基于嵌入式的抛丸设备远程监控系统研究
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摘要
随着工业生产的发展,钢材的抛丸清理设备的应用越来越广泛,由于抛丸设备工作环境恶劣,易于出现故障,且用户分布广泛分散,传统的抛丸设备现场和远程监控方式难以满足低成本工业生产和售后维护的要求。因此,研究开发一个既可以对抛丸设备生产情况进行远程实时监控,又能够远程维护的抛丸设备远程监控系统,具有十分重要的意义。
本文通过调研分析,根据目前抛丸设备设备生产和监控的实际情况,以钢板抛丸清理生产设备为研究对象,确立了嵌入式现场监控系统和远程诊断中心相结合的抛丸设备远程监控方案。针对抛丸设备用户广泛,不利于远程监控管理的特点,本文采用了B/S模式网络架构,使设备通过Internet实现远程监控,任何地方的用户都可以通过IE浏览器登录系统的远程诊断中心浏览监控界面获取设备维护方法。
系统以ARM7系列LPC2214嵌入式微控制器为核心,结合传感器以及相应的外围电路构成了现场监控装置的硬件部分,并通过对图像处理算法和相关程序的设计,实现数据现场采集、严重故障报警及停机保护、协助远程诊断中心控制设备功能。系统远程诊断中心以北京亚控公司的组态王6.52组态软件为软件开发平台,完成监控界面设计,监控数据管理和监控界面网络发布设计,使诊断中心不仅可以同现场嵌入式装置实时进行数据交换,而且通过对用户设置不同访问权限保证系统的安全。
实验和调试结果表明,本文设计的基于嵌入式的抛丸设备远程监控系统,监控界面友好、数据交换实时迅速、通信安全可靠、性能稳定、操作简单。能够满足商家远程监控维护的要求,并且可推广应用于其它设备的远程监控。
With the development of industrial production, shot-blast cleaning equipments for steel are used more and more widely. Subject to harsh working conditions, such equipments are prone to failure. As the users of such equipments are diversely distributed, on-site and remote controls of conventional shot-blast cleaning equipments are rarely satisfactory to low-cost industrial production or convenient after-sale maintenance. Therefore, it is of great significance to developing a remote monitoring system which is capable of remote maintenance of shot-blast cleaning equipments.
With comprehensive investigation and consideration on the status quo of production and monitoring of shot-blast cleaning equipments, a remote monitoring scheme combining embedded on-site monitoring system and remote diagnosis center is thus established. It is inconvenient to perform remote monitoring and management of shot-blast cleaning equipments because they are diversely distributed. So B/S network architecture is introduced to realize remote monitoring through Internet ------ any user anywhere is able to access the equipment maintenance methods by logging in remote diagnosis center and viewing the monitoring displays through IE browser.
With a combination of sensors and corresponding peripheral circuit, the hardware of the system centers on core LPC2214 embedded microcontroller unit of ARM7 family. On-site data collection, alarm against severe failure, automatic safety stop and remote diagnosis center are realized through image processing algorithms and relevant applications. The remote diagnosis center is developed on kingview6.52 platform from Beijing Asiacontrol Technology Development CO., Ltd. Monitoring interface, monitoring data management and web publishing of monitoring interfaces are realized on kingview6.52 platform. The diagnosis center can perform real time data exchange with on-site embedded devices. The security of the system is ensured via hierarchical access.
Experiment and commissioning show that the system designed is featured with advantages of friendly interface, real-time data exchange, safe communication, stable property. The system is easy to use and it can well satisfy the remote monitoring and maintenance for businesses and other equipments.
本文通过调研分析,根据目前抛丸设备设备生产和监控的实际情况,以钢板抛丸清理生产设备为研究对象,确立了嵌入式现场监控系统和远程诊断中心相结合的抛丸设备远程监控方案。针对抛丸设备用户广泛,不利于远程监控管理的特点,本文采用了B/S模式网络架构,使设备通过Internet实现远程监控,任何地方的用户都可以通过IE浏览器登录系统的远程诊断中心浏览监控界面获取设备维护方法。
系统以ARM7系列LPC2214嵌入式微控制器为核心,结合传感器以及相应的外围电路构成了现场监控装置的硬件部分,并通过对图像处理算法和相关程序的设计,实现数据现场采集、严重故障报警及停机保护、协助远程诊断中心控制设备功能。系统远程诊断中心以北京亚控公司的组态王6.52组态软件为软件开发平台,完成监控界面设计,监控数据管理和监控界面网络发布设计,使诊断中心不仅可以同现场嵌入式装置实时进行数据交换,而且通过对用户设置不同访问权限保证系统的安全。
实验和调试结果表明,本文设计的基于嵌入式的抛丸设备远程监控系统,监控界面友好、数据交换实时迅速、通信安全可靠、性能稳定、操作简单。能够满足商家远程监控维护的要求,并且可推广应用于其它设备的远程监控。
With the development of industrial production, shot-blast cleaning equipments for steel are used more and more widely. Subject to harsh working conditions, such equipments are prone to failure. As the users of such equipments are diversely distributed, on-site and remote controls of conventional shot-blast cleaning equipments are rarely satisfactory to low-cost industrial production or convenient after-sale maintenance. Therefore, it is of great significance to developing a remote monitoring system which is capable of remote maintenance of shot-blast cleaning equipments.
With comprehensive investigation and consideration on the status quo of production and monitoring of shot-blast cleaning equipments, a remote monitoring scheme combining embedded on-site monitoring system and remote diagnosis center is thus established. It is inconvenient to perform remote monitoring and management of shot-blast cleaning equipments because they are diversely distributed. So B/S network architecture is introduced to realize remote monitoring through Internet ------ any user anywhere is able to access the equipment maintenance methods by logging in remote diagnosis center and viewing the monitoring displays through IE browser.
With a combination of sensors and corresponding peripheral circuit, the hardware of the system centers on core LPC2214 embedded microcontroller unit of ARM7 family. On-site data collection, alarm against severe failure, automatic safety stop and remote diagnosis center are realized through image processing algorithms and relevant applications. The remote diagnosis center is developed on kingview6.52 platform from Beijing Asiacontrol Technology Development CO., Ltd. Monitoring interface, monitoring data management and web publishing of monitoring interfaces are realized on kingview6.52 platform. The diagnosis center can perform real time data exchange with on-site embedded devices. The security of the system is ensured via hierarchical access.
Experiment and commissioning show that the system designed is featured with advantages of friendly interface, real-time data exchange, safe communication, stable property. The system is easy to use and it can well satisfy the remote monitoring and maintenance for businesses and other equipments.
引文
1.廖俊.基于B/S模式的远程监控系统的研究及软件实现[D] .西南交通大学, 2006
2.苏芷莉,陈赫贝.城市排水泵站远程数据监测系统开发研究[期刊] 2001.10
3.陈新.基于Web的远程监控与采集系统[D]西南交通大学, 2008
4.张景安.基于B/S模式数据监控系统的研究与应用[J]计算机应用与研究2001
5.孙先逵,秦岚.远程测控技术的发展现状和趋势[J]仪器仪表学报增刊,2004
6.任贤聚,张海丰.采用可编程控制器的Q381抛丸清理机[J].工厂与产品,1997,1:44~45
7.白清华.全自动钢板预处理生产线控制系统的研制。[D]青岛理工大学,2006
8.纪宏源.钢板预处理生产线[J].现代日用科学,2003,(1):18~19
9.李国军.对引进钢材预处理线的改造.铁道机车车辆工人,1998
10.刘原.高效环保的抛丸自动生产线[J].化工建设工程,2003
11.李洪亮.复杂铸件的抛丸清理[J].铸造工程,2002,2:13~15
12.孟祥革.高效钢材抛丸除锈系统简介.齐厂科技,1996,(1):21~27
13.陈思海,李杏明.抛丸器计算机辅助设计[J].铸造设备研究,1993,3, 61~62
14.邵永军等.一种大型高效丸砂分离器的研制.中国铸造装备与技术,2003,(1):51~52
15.单俊毅.对大型抛丸除锈设备设计新方案的讨论[J].机车车辆工艺,1993,2:43~46
16.彭明镜,宋有军.缸体、缸盖抛丸清理机床[C].中国铸造活动周论文集,2004,328~331
17.陈敢泽.钢材预处理线的安装调试使用[J].水运技术,2000,8:43~46
18.夏剑敏,许力.车辆构架抛丸除尘机智能化控制的实现[J].上海铁道科技,2005,1:22~23
19. inzhurg VB. High-Quality Steel Rolling[J]. U.S.A.:Marcel Dekker Inc,1993
20. J. Bauer. Recent quality Achievements on Steel Plate for Line Pipe[J]. Revue de Metallurgie, 2003, 4:429~435
21. Jeffrey Berman. Plastic Analysis and Design of Steel Plate Shear Walls[J]. Journal of Structural Engineering, 2003,11:1448~456
22.周宗全.钢板预处理线喷漆系统的改造方案.机车车辆工艺,2001,(3):9~23
23.唐汉雄.铸件抛丸清理室除尘系统的改进[J].工业安全与防尘,1997,(6):2~3
24.朱忠义等. Q378型抛丸机除尘系统[J].铁道劳动安全卫生与环保,1992,(4):14~16
25.周立功等. ARM嵌入式系统基础教程.北京航空航天大学出版社,2007,1:10~11
26.蔡红柳,何新华.信息安全技术及应用实验[M].北京:科学出版社,2005.
27.李克洪,王大玲,董晓梅.实用密码学与计算机数据安全[M].沈阳:东北大学出版社,2002.
28.陈国顺,宋新民,马俊.网络化测控技术[M]北京:电子工业出版社,2006
29.吴毅杰,张志明.C/S与B/S的比较及其数据库访问技术[J]船舶电子工程,2003
30.陈定权,顾梅.实现动态Web网页的4种技术比较研究[J]情报理论与实践,2002
31.汤鸣红,蒋卫祥,於志强.JavaWeb应用开发[M]北京:化学工业出版社,2009
32. Peter Thorsteinson,G.Gnana Arun Ganesh.梁志敏,蔡建译,.NET安全性与密码术[M]北京:清华大学出版社,2004(1):14~15
33. Atul kahate.密码学与网络安全.北京:清华大学出版社,2005
34. Gert De laet,Gert Schauwer.网络安全基础[M].北京:人民邮电出版社,2004
35.马忠梅,李善平,康慨,叶楠.ARM&linux嵌入式系统教程[M]北京:北京航空航天大学出版社,2005(1)11~12
36.广州周立功单片机发展有限公司.LPC2212/2214使用手册,(1)10~11
37.周立功等,ARM嵌入式系统实验教程(二)[M]北京:北京航空航天大学出版社,2006(1):4~24
38.黄继昌,徐巧鱼,张海贵等.传感器工作原理及应用实例[M]北京:人民邮电出版社,2000(8)304~310
39.陈书旺,张秀清,董建彬.传感器应用及电路设计[M]北京:化学工业出版社,2008(7)192~194
40.刘少强,张靖.传感器设计与应用实例[M]北京:中国电力出版社,2008
41.董永贵.传感器技术与系统[M]北京:清华大学出版社,2006
42.马忠梅,李善平,康慨,叶楠.ARM&linux嵌入式系统教程[M]北京:北京航空航天大学出版社,2005(1)13~35
43.周立功等. ARM嵌入式系统基础教程.北京航空航天大学出版社,2007(7)416~432
44.杜春雷.ARM体系结构与编程[M],北京:清华大学出版社,2004
45.李岩,韩劲松,孟晓英.基于ARM嵌入式系统接口技术[M].北京:清华大学出版社,2009
46.詹勇,基于ARM的混凝土搅拌站自动控制系统的研制.青岛理工大学,2010(5)70~74
47. (美)哈尔.Internet防火墙与网络安全[M].北京:机械工业出版社,1998
48.李腊元,王景中.计算机网络[M].武汉:武汉理工大学出版社,2003:62~95
49. Hitoshi Kuwamura. Effects of Material Toughness and Plate Thickness on Brittle Fracture of Steel Members. Journal of Structural Engineering , 2003 ,(11):1475~1483
50.王汇源.数字图像原理与技术[M].北京:国防工业出版社,1995:127~143
51.胡国荣.数字视频压缩及其标准[M].北京:北京广播学院出版社,1999:83~110
52.赵健.基于小波变换的图像研究[D].西安:西北工业大学,1999:12~13
53.夏良正,李久贤.数字图像处理[M]南京:东南大学出版社,2005(1)2~3
54.朱秀昌,刘峰,胡栋.数字图像处理与图像通信[M]北京:北京邮电大学出版社,2002(10)199~204
55.姚庆栋,毕厚杰,王兆华,徐孟侠等.图像编码基础(第3版)[M]北京:清华大学出版社,2006(12)359~366
56.黄燕平.μC/OS ARM移植要点详解[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.
57.陈是知.μC/OS-II内核分析、移植与驱动程序开发[M].北京:人民邮电出版社,2007
58.邓中亮,何双亮.基于ARM的嵌入式操作系统μC/OS-II的移植研究[J].计算机技术与发展,2007,(10):4~5.
59. (美) Jean J.Labrosse.邵贝贝等译.嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.
60. (美) Charles M. Kozierok.陈鸣,贾永兴,宋丽华译.TCP/IP指南[M].北京:人民邮电出版社,2008.
61. (美)Behrouz A. Forouzan,Sophia Chung Fegan.谢希仁,等译.TCP/IP协议族[M].北京:清华大学出版社,2006.
62.赵斌等.基于组态王6.0的变电所监测监控系统.工矿自动化,2005,(3):23~26
63.苏云等.基于组态王与PLC的远程控制系统.电气自动化,2004,26(6):39~40
64.组态王KINGVIEW6.52使用手册.北京亚控科技发展有限公司
65.李腊元,王景中.计算机网络[M].武汉:武汉理工大学出版社,2003:96~103
66.陈旭东,张宏勋.动态网页开发技术[M].北京:清华大学出版社,2005:10
67. (美) William Stallings.刘家康译.数据通信(第四版)[M]北京:人民邮电出版社,2005(9)156~158
2.苏芷莉,陈赫贝.城市排水泵站远程数据监测系统开发研究[期刊] 2001.10
3.陈新.基于Web的远程监控与采集系统[D]西南交通大学, 2008
4.张景安.基于B/S模式数据监控系统的研究与应用[J]计算机应用与研究2001
5.孙先逵,秦岚.远程测控技术的发展现状和趋势[J]仪器仪表学报增刊,2004
6.任贤聚,张海丰.采用可编程控制器的Q381抛丸清理机[J].工厂与产品,1997,1:44~45
7.白清华.全自动钢板预处理生产线控制系统的研制。[D]青岛理工大学,2006
8.纪宏源.钢板预处理生产线[J].现代日用科学,2003,(1):18~19
9.李国军.对引进钢材预处理线的改造.铁道机车车辆工人,1998
10.刘原.高效环保的抛丸自动生产线[J].化工建设工程,2003
11.李洪亮.复杂铸件的抛丸清理[J].铸造工程,2002,2:13~15
12.孟祥革.高效钢材抛丸除锈系统简介.齐厂科技,1996,(1):21~27
13.陈思海,李杏明.抛丸器计算机辅助设计[J].铸造设备研究,1993,3, 61~62
14.邵永军等.一种大型高效丸砂分离器的研制.中国铸造装备与技术,2003,(1):51~52
15.单俊毅.对大型抛丸除锈设备设计新方案的讨论[J].机车车辆工艺,1993,2:43~46
16.彭明镜,宋有军.缸体、缸盖抛丸清理机床[C].中国铸造活动周论文集,2004,328~331
17.陈敢泽.钢材预处理线的安装调试使用[J].水运技术,2000,8:43~46
18.夏剑敏,许力.车辆构架抛丸除尘机智能化控制的实现[J].上海铁道科技,2005,1:22~23
19. inzhurg VB. High-Quality Steel Rolling[J]. U.S.A.:Marcel Dekker Inc,1993
20. J. Bauer. Recent quality Achievements on Steel Plate for Line Pipe[J]. Revue de Metallurgie, 2003, 4:429~435
21. Jeffrey Berman. Plastic Analysis and Design of Steel Plate Shear Walls[J]. Journal of Structural Engineering, 2003,11:1448~456
22.周宗全.钢板预处理线喷漆系统的改造方案.机车车辆工艺,2001,(3):9~23
23.唐汉雄.铸件抛丸清理室除尘系统的改进[J].工业安全与防尘,1997,(6):2~3
24.朱忠义等. Q378型抛丸机除尘系统[J].铁道劳动安全卫生与环保,1992,(4):14~16
25.周立功等. ARM嵌入式系统基础教程.北京航空航天大学出版社,2007,1:10~11
26.蔡红柳,何新华.信息安全技术及应用实验[M].北京:科学出版社,2005.
27.李克洪,王大玲,董晓梅.实用密码学与计算机数据安全[M].沈阳:东北大学出版社,2002.
28.陈国顺,宋新民,马俊.网络化测控技术[M]北京:电子工业出版社,2006
29.吴毅杰,张志明.C/S与B/S的比较及其数据库访问技术[J]船舶电子工程,2003
30.陈定权,顾梅.实现动态Web网页的4种技术比较研究[J]情报理论与实践,2002
31.汤鸣红,蒋卫祥,於志强.JavaWeb应用开发[M]北京:化学工业出版社,2009
32. Peter Thorsteinson,G.Gnana Arun Ganesh.梁志敏,蔡建译,.NET安全性与密码术[M]北京:清华大学出版社,2004(1):14~15
33. Atul kahate.密码学与网络安全.北京:清华大学出版社,2005
34. Gert De laet,Gert Schauwer.网络安全基础[M].北京:人民邮电出版社,2004
35.马忠梅,李善平,康慨,叶楠.ARM&linux嵌入式系统教程[M]北京:北京航空航天大学出版社,2005(1)11~12
36.广州周立功单片机发展有限公司.LPC2212/2214使用手册,(1)10~11
37.周立功等,ARM嵌入式系统实验教程(二)[M]北京:北京航空航天大学出版社,2006(1):4~24
38.黄继昌,徐巧鱼,张海贵等.传感器工作原理及应用实例[M]北京:人民邮电出版社,2000(8)304~310
39.陈书旺,张秀清,董建彬.传感器应用及电路设计[M]北京:化学工业出版社,2008(7)192~194
40.刘少强,张靖.传感器设计与应用实例[M]北京:中国电力出版社,2008
41.董永贵.传感器技术与系统[M]北京:清华大学出版社,2006
42.马忠梅,李善平,康慨,叶楠.ARM&linux嵌入式系统教程[M]北京:北京航空航天大学出版社,2005(1)13~35
43.周立功等. ARM嵌入式系统基础教程.北京航空航天大学出版社,2007(7)416~432
44.杜春雷.ARM体系结构与编程[M],北京:清华大学出版社,2004
45.李岩,韩劲松,孟晓英.基于ARM嵌入式系统接口技术[M].北京:清华大学出版社,2009
46.詹勇,基于ARM的混凝土搅拌站自动控制系统的研制.青岛理工大学,2010(5)70~74
47. (美)哈尔.Internet防火墙与网络安全[M].北京:机械工业出版社,1998
48.李腊元,王景中.计算机网络[M].武汉:武汉理工大学出版社,2003:62~95
49. Hitoshi Kuwamura. Effects of Material Toughness and Plate Thickness on Brittle Fracture of Steel Members. Journal of Structural Engineering , 2003 ,(11):1475~1483
50.王汇源.数字图像原理与技术[M].北京:国防工业出版社,1995:127~143
51.胡国荣.数字视频压缩及其标准[M].北京:北京广播学院出版社,1999:83~110
52.赵健.基于小波变换的图像研究[D].西安:西北工业大学,1999:12~13
53.夏良正,李久贤.数字图像处理[M]南京:东南大学出版社,2005(1)2~3
54.朱秀昌,刘峰,胡栋.数字图像处理与图像通信[M]北京:北京邮电大学出版社,2002(10)199~204
55.姚庆栋,毕厚杰,王兆华,徐孟侠等.图像编码基础(第3版)[M]北京:清华大学出版社,2006(12)359~366
56.黄燕平.μC/OS ARM移植要点详解[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.
57.陈是知.μC/OS-II内核分析、移植与驱动程序开发[M].北京:人民邮电出版社,2007
58.邓中亮,何双亮.基于ARM的嵌入式操作系统μC/OS-II的移植研究[J].计算机技术与发展,2007,(10):4~5.
59. (美) Jean J.Labrosse.邵贝贝等译.嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.
60. (美) Charles M. Kozierok.陈鸣,贾永兴,宋丽华译.TCP/IP指南[M].北京:人民邮电出版社,2008.
61. (美)Behrouz A. Forouzan,Sophia Chung Fegan.谢希仁,等译.TCP/IP协议族[M].北京:清华大学出版社,2006.
62.赵斌等.基于组态王6.0的变电所监测监控系统.工矿自动化,2005,(3):23~26
63.苏云等.基于组态王与PLC的远程控制系统.电气自动化,2004,26(6):39~40
64.组态王KINGVIEW6.52使用手册.北京亚控科技发展有限公司
65.李腊元,王景中.计算机网络[M].武汉:武汉理工大学出版社,2003:96~103
66.陈旭东,张宏勋.动态网页开发技术[M].北京:清华大学出版社,2005:10
67. (美) William Stallings.刘家康译.数据通信(第四版)[M]北京:人民邮电出版社,2005(9)156~158