基于以太网的圆网印花机远程监控系统

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随着信息网络技术的发展,以太网和TCP/IP协议逐渐演变为设备间主要的通信接口和通信手段,而传统现场总线所存在的诸多弊端也开始使得各种控制系统朝向网络化、标准化和开放化方向迈进。对于工业现场而言,工业以太网将是一种大的发展趋势。与传统现场总线相比,以太网的优势表现在它有较高的传输速率,较低的成本和较为丰富且兼容性好的软硬件资源。因此,在圆网印花生产线上应用以太网技术可以降低企业成本,提高生产线的生产性能,同时也方便日后对于生产线的升级改造。
  本课题介绍了圆网印花机相关知识,分析了远程监控的发展历程,介绍并研究以太网技术在圆网印花机远程监控系统中的应用,较为详细的介绍了在应用层采用了通用工业协议(CommonIndustrialProtocol,简称CIP)而在应用层之下仍是标准的TCP/IP协议的Ethernet/IP协议,通过运用生产者/消费者模式的方式来进行各节点之间的通信从而实现数据的实时交换和运行实时应用。CIPSafety、CIPSync和CIPMotion等CIP的扩展协议的推出,使得系统的同步精度和安全性都能满足圆网印花机控制中的要求。
  整个远程监控系统采用客户端/服务器模型进行总体设计。整个圆网印花机采用了集成Ethernet/IP网络的罗克韦尔ControlLogix系统,以LabVIEW的NIOPCsever作为OPC服务器,主要通过OPC协议来实现系统与上位机之间的通信,通过LabVIEW共享变量来显示当前运行状态以及实现远程监控;对于尚未实现以太网通信的印花机烘房,本课题在原有烘房控制器的基础上使用以太网网络芯片W5500设计了烘房的以太网通信接口,完成了烘房温湿度信号通过以太网的采集与传输。
  上位机设计采用了NI公司的图形化编程语言虚拟仪器开发平台LabVIEW软件。LabVIEW作为数据采集和仪器控制软件的标准被广泛应用。本次设计中,使用了LabVIEW的网络通信功能使得上位机可以和系统设备之间进行数据交互。同时利用LabVIEW强大的组态与显示功能设计了圆网印花机运行状态的监控界面并设计了用户登录界面。本设计还采用了数据库技术,利用MySQL对数据进行存储,以方便用户查询历史状态。最后利用LabVIEW的网络发布功能,结合花生壳内网映射软件实现了远程的访问与控制,从而实现了圆网印花机远程状态监控。经过最终的调试验证,本系统实现了预期的功能并取得了良好的远程监控效果。
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