【摘 要】
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近年来,控制系统的智能化水平不断提高,传统工业控制系统逐步演变为数字空间和物理系统紧密结合的信息物理系统。其中,传感器采集传输数据的过程离不开中间层的数据传输设备对各种总线接口进行兼容,并将数据有效传输至上层进行分析决策。针对以上场景,本文设计并实现了一种多协议数据通信和监控系统,系统既包括下位机硬件平台和软件,以传输和存储系统运行时的各种变量和参数,还包括上位机监控软件,用于控制、波形显示和数据
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近年来,控制系统的智能化水平不断提高,传统工业控制系统逐步演变为数字空间和物理系统紧密结合的信息物理系统。其中,传感器采集传输数据的过程离不开中间层的数据传输设备对各种总线接口进行兼容,并将数据有效传输至上层进行分析决策。针对以上场景,本文设计并实现了一种多协议数据通信和监控系统,系统既包括下位机硬件平台和软件,以传输和存储系统运行时的各种变量和参数,还包括上位机监控软件,用于控制、波形显示和数据分析。下位机硬件平台扩展了CAN、以太网、RS232、RS485、SPI、USB、WIFI接口,同时,为提高通信可靠性,部分接口采用冗余设计。硬件为对数据存储功能提供支持,选择体积小、使用方便的Micro SD卡作为存储介质并完成相关电路设计。下位机软件设计了基于Free RTOS嵌入式实时操作系统的总线驱动、多协议转换和数据存储相关程序,各模块通过公共接口通信,避免深度耦合,实现了以太网、CAN、RS232、RS485的双向协议转换,并依靠FATFS对文件系统进行管理。上位机软件基于Qt开发,采用SQLite数据库与多线程技术,使用定时器触发替代原有轮询方式,解决了软件卡顿、丢帧问题。针对数据库不同数据插入方式,以实验比较数据插入速度选择最优方案。最终上位机软件实现了数据收发、波形显示以及数据库存储功能。此外,系统通过对应用层传输协议的设计,实现多通道变参数变频采集功能。最后,通过电机运动控制系统实验平台对上述设计进行验证。实验结果表明系统功能符合设计预期。
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