工业车间数据采集与监控系统的研究与设计
发布时间：2021-08-28 17:45
进入21世纪以后,随着科技飞速发展,以物联网、云计算、大数据、人工智能等信息技术驱动的工业信息化势在必行。其中,美国提出了“工业互联网”,德国提出了“工业4.0”,中国也提出了“中国制造2025”,这些工业信息化战略的提出,已经引起了一股全球制造业的新热潮。如今日益成熟的物联网技术,正逐步被大规模地应用到工业制造领域之中,智能车间就是在这些技术的支持下而诞生的。智能车间能够实现全车间网络覆盖,能进行车间的信号采集和全面监控,能自动下达操作指令,进行生产、加工、装卸、调试与维修等操作。本文通过对智能车间的分析,从而引出了本文所研究的工业车间数据采集与监控系统。该系统以两块STM32微处理器为核心,分别负责外部数据采集（主控板）和人机界面（交互板）两大功能。外部传感器通过串口协议完成与主控板之间的数据传输,然后通过无线通讯模块与总控端进行远程通讯。其中,在该系统的硬件电路设计中,主要是对采集终端电路、主控板电路和无线通信电路等进行设计。系统软件设计部分,首先对数据采集模块进行开发,其中包括电压电流模块、火灾预防模块、摄像头监控模块等进行软件编程。其次,对GPRS/WIFI通讯程序进行软件开...
【文章来源】：浙江海洋大学浙江省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的主要工作
1.4 论文的结构安排
第二章 方案设计与技术介绍
2.1 生产车间的设计要求
2.2 采集系统总结构设计
2.3 相关技术介绍
2.3.1 GPRS技术
2.3.2 GPS技术
2.3.3 WIFI技术
2.3.4 CAN技术
2.4 总结
第三章 硬件设计
3.1 车间数据采集终端硬件设计
3.1.1 芯片选择及最小系统设计
3.1.2 电源电路设计
3.1.3 复位电路和JTAG电路设计
3.1.4 液晶显示电路设计
3.2 数据采集电路设计
3.2.1 电压电流采集电路设计
3.2.2 火灾预防系统电路设计
3.2.3 定位监控系统电路设计
3.3 无线通讯模块设计
3.3.1 GPRS通讯模块设计
3.3.2 WIFI模块设计
3.4 CAN通讯接口设计
3.4.1 CAN物理层特征及电路设计
3.5 本章小结
第四章 软件设计
4.1 软件开发环境搭建
4.2 车间信号采集的软件结构设计
4.2.1 信号采集系统软件总体结构
4.2.2 主板程序模块
4.2.3 交互板程序实现功能
4.3 数据采集程序
4.3.1 电压、电流采集程序
4.3.2 火灾预防系统程序
4.3.3 定位监控系统
4.4 无线通讯程序
4.4.1 GPRS通讯程序控制
4.4.2 WIFI通讯程序控制
4.5 交互板软件设计
4.5.1 UCOSIII的移植
4.5.2 STemWin图形界面开发
4.5.3 LWIP的移植
4.6 CAN通信的软件设计
4.6.1 CAN协议的帧介绍
4.6.2 STM32F4的CAN控制器
4.6.3 CAN初始化流程
4.7 本章小结
第五章 运行与测试
5.1 无线通讯模块测试
5.1.1 GPRS通讯模块测试
5.1.2 WIFI通讯模块测试
5.2 GPS点位测试
5.3 交互板测试
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文及研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]“中国制造2025”和德国“工业4.0”对比研究[J]. 熊检. 中国集体经济. 2019(10)
[2]基于STM32的棉纺防火现场数据采集与传输的研究[J]. 杨冬晗,张正华,韩春阳,蒋子琦,崔潇,葛伟楠,肖哲伦. 电子设计工程. 2019(05)
[3]工业革命4.0背景下的智慧教育新格局[J]. 胡钦太,刘丽清,郑凯. 中国电化教育. 2019(03)
[4]基于GPRS的煤气表数据采集系统设计[J]. 袁玉英,杨禾牧,罗永刚,袁慧祥. 仪器仪表与分析监测. 2019(01)
[5]对流层参数估计模型在亚太区域BDS/GPS组合定位中的效能分析[J]. 孙鹏. 城市勘测. 2019(01)
[6]工业4.0背景下职业教育产教融合的分析与思考[J]. 朱俊晨,赵彤. 教育教学论坛. 2019(09)
[7]基于GPRS的中低压配电网故障定位与校正[J]. 朱立华. 电工技术. 2019(04)
[8]基于物联网的中央空调水系统数据采集与监控[J]. 徐中干. 电子世界. 2019(04)
[9]基于ZigBee和GPRS融合的矿井提升设备状态监测系统设计[J]. 丁江江,李娟莉,王学文. 中国煤炭. 2019(02)
[10]基于ROS与Contiki的物联网环境下数据采集机器人设计[J]. 张美平,张毅韬,郭旭城,王志宇. 计算机系统应用. 2019(02)
硕士论文
[1]基于ARM Cortex应用处理器和VxWorks操作系统的车载显示平台设计与实现[D]. 由忠宇.北京邮电大学 2018
[2]基于STM32的多功能智能健康手表设计[D]. 张自达.宁夏大学 2018
[3]基于STM32和LwIP的无线传感器网络网关研究与应用[D]. 韩兴会.西安工程大学 2018
[4]基于SSM的智能风冷式冷热水机组控制系统的设计与实现[D]. 周志贤.安徽大学 2018
[5]基于LwIP和MQTT的室内监控系统设计与实现[D]. 赵易峰.西南交通大学 2018
[6]物联网环境下车间虚拟监控与故障预警方法研究[D]. 叶维生.合肥工业大学 2018
[7]基于GPS和RFID的冷链物流远程监控系统车载终端的设计和应用[D]. 蔡焱.华南理工大学 2017
[8]基于STM32的图像采集及其配准技术研究[D]. 田野.大连交通大学 2017
[9]面向智能电池管理系统的集成CAN总线接口电路设计[D]. 束庆冉.天津大学 2017
[10]基于ARM和CAN总线的混合动力轿车虚拟仪表的研究和实现[D]. 徐雪峰.长安大学 2017
本文编号：3368967
【文章来源】：浙江海洋大学浙江省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的主要工作
1.4 论文的结构安排
第二章 方案设计与技术介绍
2.1 生产车间的设计要求
2.2 采集系统总结构设计
2.3 相关技术介绍
2.3.1 GPRS技术
2.3.2 GPS技术
2.3.3 WIFI技术
2.3.4 CAN技术
2.4 总结
第三章 硬件设计
3.1 车间数据采集终端硬件设计
3.1.1 芯片选择及最小系统设计
3.1.2 电源电路设计
3.1.3 复位电路和JTAG电路设计
3.1.4 液晶显示电路设计
3.2 数据采集电路设计
3.2.1 电压电流采集电路设计
3.2.2 火灾预防系统电路设计
3.2.3 定位监控系统电路设计
3.3 无线通讯模块设计
3.3.1 GPRS通讯模块设计
3.3.2 WIFI模块设计
3.4 CAN通讯接口设计
3.4.1 CAN物理层特征及电路设计
3.5 本章小结
第四章 软件设计
4.1 软件开发环境搭建
4.2 车间信号采集的软件结构设计
4.2.1 信号采集系统软件总体结构
4.2.2 主板程序模块
4.2.3 交互板程序实现功能
4.3 数据采集程序
4.3.1 电压、电流采集程序
4.3.2 火灾预防系统程序
4.3.3 定位监控系统
4.4 无线通讯程序
4.4.1 GPRS通讯程序控制
4.4.2 WIFI通讯程序控制
4.5 交互板软件设计
4.5.1 UCOSIII的移植
4.5.2 STemWin图形界面开发
4.5.3 LWIP的移植
4.6 CAN通信的软件设计
4.6.1 CAN协议的帧介绍
4.6.2 STM32F4的CAN控制器
4.6.3 CAN初始化流程
4.7 本章小结
第五章 运行与测试
5.1 无线通讯模块测试
5.1.1 GPRS通讯模块测试
5.1.2 WIFI通讯模块测试
5.2 GPS点位测试
5.3 交互板测试
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文及研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]“中国制造2025”和德国“工业4.0”对比研究[J]. 熊检. 中国集体经济. 2019(10)
[2]基于STM32的棉纺防火现场数据采集与传输的研究[J]. 杨冬晗,张正华,韩春阳,蒋子琦,崔潇,葛伟楠,肖哲伦. 电子设计工程. 2019(05)
[3]工业革命4.0背景下的智慧教育新格局[J]. 胡钦太,刘丽清,郑凯. 中国电化教育. 2019(03)
[4]基于GPRS的煤气表数据采集系统设计[J]. 袁玉英,杨禾牧,罗永刚,袁慧祥. 仪器仪表与分析监测. 2019(01)
[5]对流层参数估计模型在亚太区域BDS/GPS组合定位中的效能分析[J]. 孙鹏. 城市勘测. 2019(01)
[6]工业4.0背景下职业教育产教融合的分析与思考[J]. 朱俊晨,赵彤. 教育教学论坛. 2019(09)
[7]基于GPRS的中低压配电网故障定位与校正[J]. 朱立华. 电工技术. 2019(04)
[8]基于物联网的中央空调水系统数据采集与监控[J]. 徐中干. 电子世界. 2019(04)
[9]基于ZigBee和GPRS融合的矿井提升设备状态监测系统设计[J]. 丁江江,李娟莉,王学文. 中国煤炭. 2019(02)
[10]基于ROS与Contiki的物联网环境下数据采集机器人设计[J]. 张美平,张毅韬,郭旭城,王志宇. 计算机系统应用. 2019(02)
硕士论文
[1]基于ARM Cortex应用处理器和VxWorks操作系统的车载显示平台设计与实现[D]. 由忠宇.北京邮电大学 2018
[2]基于STM32的多功能智能健康手表设计[D]. 张自达.宁夏大学 2018
[3]基于STM32和LwIP的无线传感器网络网关研究与应用[D]. 韩兴会.西安工程大学 2018
[4]基于SSM的智能风冷式冷热水机组控制系统的设计与实现[D]. 周志贤.安徽大学 2018
[5]基于LwIP和MQTT的室内监控系统设计与实现[D]. 赵易峰.西南交通大学 2018
[6]物联网环境下车间虚拟监控与故障预警方法研究[D]. 叶维生.合肥工业大学 2018
[7]基于GPS和RFID的冷链物流远程监控系统车载终端的设计和应用[D]. 蔡焱.华南理工大学 2017
[8]基于STM32的图像采集及其配准技术研究[D]. 田野.大连交通大学 2017
[9]面向智能电池管理系统的集成CAN总线接口电路设计[D]. 束庆冉.天津大学 2017
[10]基于ARM和CAN总线的混合动力轿车虚拟仪表的研究和实现[D]. 徐雪峰.长安大学 2017
本文编号：3368967
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