基于自主PLC的监控组态软件数据处理系统设计与实现
发布时间：2021-07-20 18:41
随着自动控制技术在工业生产和国防建设中的发展,其重要组成部分PLC近年来受到广泛关注。我国工业控制领域的相关设备中有90%以上使用的是国外产品,这些产品的内部实现并不清楚,其内部是否有安全漏洞更是无从得知。而国内的相关产品在信息安全、扩展组件等方面均有所欠缺,研发自主可控的国产化PLC系统及监控组态软件意义深远。数据处理系统是监控组态软件的核心部分,它是连接监控组态软件和下层数据通信层的桥梁。根据自主PLC的功能需求和监控组态软件的系统结构,完成了数据处理系统的设计与实现,其主要工作如下:（1）介绍了自主PLC设备的体系结构和监控组态软件功能模块的划分,将本文的数据处理系统与西门子的WinCC和亚控组态王KingView作对比得到该系统的优势,确立数据处理系统在监控组态软件的功能和地位。（2）针对自主PLC与PC机间通信存在可靠性弱、交互性慢、安全性低等问题,利用PLC设备的数据特点,本文设计出一套私有通信规约,采用一问一答的方式在PLC与数据处理系统之间进行数据通信,既能保证数据安全又可以保持良好的通信速度。（3）设计了一种适用于本监控组态软件的冗余切换机制,确立了冗余切换的四项原则...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
监控组态软件体系结构图
西安电子科技大学硕士学位论文报警队列、历史数据队列、全纪录队列中，并将数据记录到实时数据表中，并且为其他功能模块提供数据接口。该系统中的数据采用统一收集、全网同步的方法，保证所有机器内各种数据收集时间的一致性，对于自主 PLC 的数据，只有主历史站可以接收；对于人工操作的数据，无论是在操作员站还是从历史站下发的数据都会将数据打包后发送到主历史站，主历史站的数据处理模块再根据组态信息进行后续操作，而对于非主历史站来说，仅需要将实时数据表进行全网同步即可。实时数据处理模块的工作方式是事件驱动周期保护的方式，即收到数据采集模块的通知消息则立刻读取队列中的数据信息，如果长时间没有读取队列信息则在一定时间后自动读取队列中的数据信息，并将处理过的数据输出到各个输出内存中，数据处理具体流程如图 3.11 所示。采集数据队列操作数据队列*组态信息表由API调用
由图 3.12 可以看出数据包的大小是不相同的，因为数据采集模块分别采集不同控制器的数据，每个控制器上传的数据包大小每次相同，但不同的控制器上传的数据包有很大差异。在对内存队列操作的时候会出现三种状态分别为空状态、正常状态和溢出状态，三种状态情况如下所示。空状态：在内存队列空状态的情况下，队列中的读指针和写指针处于同一位置，如软件系统刚刚启动时，该队列就处于空状态；或者系统运行时，数据量采集较少，数据处理速度较快，数据刚写入队列马上被读走。正常状态：正常状态是数据处理程序最常出现的一种状态，写指针在前，读指针在后，读指针一直追着写指针。39
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PAC与iFIX组态软件的人机交互界面设计[J]. 黄智,程宏,奚鹰,李梦如. 机电一体化. 2017(08)
[2]轨道的监控组态软件开发[J]. 刘先振,祁艳艳,马乾. 自动化应用. 2017(06)
[3]监控组态软件的相关技术发展趋势[J]. 关劲松. 电子测试. 2017(10)
[4]基于组态王电除尘上位机监控系统的设计[J]. 陈岗,黄金龙,金国胜. 通讯世界. 2017(04)
[5]Modbus在和利时DCS与西门子PLC通讯中的应用[J]. 赵连彬,刘伟. 电子科技. 2017(02)
[6]基于实时数据库的数据可视化分析系统[J]. 叶康林. 计算机仿真. 2017(01)
[7]一种在SCADA系统增加PostgreSQL支持的数据库开发[J]. 孙铁良,张群,刘飞,刘芸,段然,郭伟登,石健. 油气储运. 2017(10)
[8]PLC和组态王在机房监控中的应用[J]. 杨临. 现代制造技术与装备. 2016(10)
[9]基于cusum算法的DDOS攻击检测[J]. 刘渊,陈志文,殷明勇,李玲玉. 计算机与数字工程. 2016(05)
[10]基于MCGS和PLC的混凝土自动配料控制系统研究[J]. 李彬. 现代制造技术与装备. 2016(02)
博士论文
[1]实时系统任务调度若干关键技术的研究[D]. 王涛.哈尔滨工程大学 2006
硕士论文
[1]恒压供水PLC控制系统设计与实现[D]. 龚真蕊.山西农业大学 2016
[2]基于PLC的蓄热式加热炉控制系统设计[D]. 陈叶.中国石油大学(华东) 2014
[3]风电场SCADA系统图形及组态功能的研究[D]. 吴欣乾.华北电力大学 2013
[4]监控组态软件的设计与研究[D]. 曲峥敏.哈尔滨理工大学 2011
[5]分布式自动配料系统的设计与开发[D]. 施大发.湖南大学 2005
[6]中小型集散控制系统工程师站组态软件设计[D]. 王芳.河北大学 2005
本文编号：3293370
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
监控组态软件体系结构图
西安电子科技大学硕士学位论文报警队列、历史数据队列、全纪录队列中，并将数据记录到实时数据表中，并且为其他功能模块提供数据接口。该系统中的数据采用统一收集、全网同步的方法，保证所有机器内各种数据收集时间的一致性，对于自主 PLC 的数据，只有主历史站可以接收；对于人工操作的数据，无论是在操作员站还是从历史站下发的数据都会将数据打包后发送到主历史站，主历史站的数据处理模块再根据组态信息进行后续操作，而对于非主历史站来说，仅需要将实时数据表进行全网同步即可。实时数据处理模块的工作方式是事件驱动周期保护的方式，即收到数据采集模块的通知消息则立刻读取队列中的数据信息，如果长时间没有读取队列信息则在一定时间后自动读取队列中的数据信息，并将处理过的数据输出到各个输出内存中，数据处理具体流程如图 3.11 所示。采集数据队列操作数据队列*组态信息表由API调用
由图 3.12 可以看出数据包的大小是不相同的，因为数据采集模块分别采集不同控制器的数据，每个控制器上传的数据包大小每次相同，但不同的控制器上传的数据包有很大差异。在对内存队列操作的时候会出现三种状态分别为空状态、正常状态和溢出状态，三种状态情况如下所示。空状态：在内存队列空状态的情况下，队列中的读指针和写指针处于同一位置，如软件系统刚刚启动时，该队列就处于空状态；或者系统运行时，数据量采集较少，数据处理速度较快，数据刚写入队列马上被读走。正常状态：正常状态是数据处理程序最常出现的一种状态，写指针在前，读指针在后，读指针一直追着写指针。39
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PAC与iFIX组态软件的人机交互界面设计[J]. 黄智,程宏,奚鹰,李梦如. 机电一体化. 2017(08)
[2]轨道的监控组态软件开发[J]. 刘先振,祁艳艳,马乾. 自动化应用. 2017(06)
[3]监控组态软件的相关技术发展趋势[J]. 关劲松. 电子测试. 2017(10)
[4]基于组态王电除尘上位机监控系统的设计[J]. 陈岗,黄金龙,金国胜. 通讯世界. 2017(04)
[5]Modbus在和利时DCS与西门子PLC通讯中的应用[J]. 赵连彬,刘伟. 电子科技. 2017(02)
[6]基于实时数据库的数据可视化分析系统[J]. 叶康林. 计算机仿真. 2017(01)
[7]一种在SCADA系统增加PostgreSQL支持的数据库开发[J]. 孙铁良,张群,刘飞,刘芸,段然,郭伟登,石健. 油气储运. 2017(10)
[8]PLC和组态王在机房监控中的应用[J]. 杨临. 现代制造技术与装备. 2016(10)
[9]基于cusum算法的DDOS攻击检测[J]. 刘渊,陈志文,殷明勇,李玲玉. 计算机与数字工程. 2016(05)
[10]基于MCGS和PLC的混凝土自动配料控制系统研究[J]. 李彬. 现代制造技术与装备. 2016(02)
博士论文
[1]实时系统任务调度若干关键技术的研究[D]. 王涛.哈尔滨工程大学 2006
硕士论文
[1]恒压供水PLC控制系统设计与实现[D]. 龚真蕊.山西农业大学 2016
[2]基于PLC的蓄热式加热炉控制系统设计[D]. 陈叶.中国石油大学(华东) 2014
[3]风电场SCADA系统图形及组态功能的研究[D]. 吴欣乾.华北电力大学 2013
[4]监控组态软件的设计与研究[D]. 曲峥敏.哈尔滨理工大学 2011
[5]分布式自动配料系统的设计与开发[D]. 施大发.湖南大学 2005
[6]中小型集散控制系统工程师站组态软件设计[D]. 王芳.河北大学 2005
本文编号：3293370
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