專利名稱:混凝土砌塊成型生產(chǎn)線的嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于生產(chǎn)線的遠(yuǎn)程診斷、監(jiān)控與維護(hù)技術(shù),特別是一種混凝土砌塊成型生
產(chǎn)線的嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù):
目前針對混凝土砌塊成型生產(chǎn)線的的遠(yuǎn)程監(jiān)測、診斷和維護(hù),主要是基于PLC作 為底層數(shù)據(jù)信號采集與發(fā)送,這種模式無法采集現(xiàn)場視聲信號和其它不通過PLC控制的信 號,造成監(jiān)控中心無法通過多角度直觀的對異地現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控,而且系統(tǒng)的專用性太強(qiáng),可 移植性差,功能單一,且對于監(jiān)控系統(tǒng)的安裝有一定要求。導(dǎo)致使用范圍有一定局限性。另 外,不能實現(xiàn)實現(xiàn)信號采集的多元化,更好的提高監(jiān)控診斷系統(tǒng)的監(jiān)控和分析能力。
如專利號為200720100195. 2的實用新型專利公開了一種石化碼頭消防自動化監(jiān) 控系統(tǒng)。采用的是分布式集散控制系統(tǒng),由調(diào)度中心和碼頭前沿的控制分站兩級組成;其中 設(shè)有控制主站(采用西門子S7 300PLC),分站采用分布式遠(yuǎn)程1/0(西門子ET200M),調(diào)度 中心設(shè)有2臺工控機(jī)作為監(jiān)控主站;各站通過多模光纖首尾相連,同時各控制分站的數(shù)據(jù) 采集模塊連接設(shè)置在監(jiān)控現(xiàn)場的監(jiān)測儀表(如壓力變送器、液位計等)與之配合的消防管 路系統(tǒng)調(diào)度中心的中心計算機(jī)控制消防泵、電動閥門、消防炮等設(shè)備。該專利主要有如下 兩個問題l.無法采集現(xiàn)場視聲信號和其它不通過PLC控制的信號;2.以太網(wǎng)傳輸過程擁 堵,不能很好地進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集與處理。 如專利號200710175390. 6發(fā)明專利公開了一種工程機(jī)械遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),它包括 ARM控制器、數(shù)據(jù)存儲器、GSM/GPRS無線通訊模塊、GPS衛(wèi)星定位模塊、總線控制器、執(zhí)行機(jī) 構(gòu)、信號采集裝置和殼體;GPS衛(wèi)星定位模塊和ARM控制器相連;GSM/GPRS雙模式無線通訊 模塊與ARM控制器相連;ARM控制器的A/D信號采集裝置與工程機(jī)械的若干傳感器相連接; ARM控制器通過接口電路和CAN總線接口電路與所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的受控端相連,執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 控制端與工程機(jī)械車輛上的相關(guān)被控設(shè)備相連。該專利在系統(tǒng)架構(gòu)與可配置性上具有明顯 優(yōu)勢,但是該系統(tǒng)沒有用于視頻采集與音頻采集處理的模塊,在應(yīng)用場合上不夠?qū)挿海?系統(tǒng)不能很好地進(jìn)行實時數(shù)據(jù)處理。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種混凝土砌塊成型生產(chǎn)線的嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)系 統(tǒng),具有成本低、可移植性強(qiáng)、可配置性高、功能齊全、系統(tǒng)小巧、模塊化設(shè)計、能夠滿足高速 數(shù)據(jù)的實時性要求。 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為混凝土砌塊成型生產(chǎn)線的嵌入式集成監(jiān)控與 維護(hù)系統(tǒng),該系統(tǒng)基于B/S模式的網(wǎng)絡(luò)功能結(jié)構(gòu),現(xiàn)場信號采集模塊與嵌入式監(jiān)控與維護(hù) 單元連接,嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元和遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心連接,現(xiàn)場信號采集模塊包 括視頻信息模塊、音頻信息模塊、可編程控制器PLC,視頻信息模塊中包括USB攝像頭,嵌入 式監(jiān)控與維護(hù)單元包括ARM9主處理器、DSP從處理器、以太網(wǎng)模塊、RS-232/RS-485電平轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、程序存儲模塊、HPI總線、復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD邏輯控制器,遠(yuǎn) 程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心包括遠(yuǎn)程服務(wù)器,該系統(tǒng)還包括本地工控機(jī)、交換機(jī)、PLC遠(yuǎn)程通信 模塊;工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)字、現(xiàn)場信號采集模塊采集到的傳感器信號直接傳輸?shù)娇删幊炭刂破?PLC,之后PLC遠(yuǎn)程通信模塊與嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元通過RS-232/RS-485電平轉(zhuǎn)換模塊連 接交互數(shù)據(jù),音頻信息模塊和視頻信息模塊分別與DSP從處理器連接,對采集的音頻信號 與視頻信號進(jìn)行處理,所得的信息通過HPI總線與ARM9主處理器之間進(jìn)行傳輸,程序存儲 模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊分別與ARM9主處理器和DSP從處理器連接,進(jìn)行程序運(yùn)行、數(shù)據(jù)存儲, CPLD邏輯控制器、程序存儲模塊和DSP從處理器連接,控制程序運(yùn)行邏輯,ARM9主處理器與 本地工控機(jī)通過以太網(wǎng)模塊相連,對現(xiàn)場信號采集模塊采集的信息進(jìn)行評估預(yù)測并顯示在 本地工控機(jī)上,以太網(wǎng)模塊與交換機(jī)相連,遠(yuǎn)程服務(wù)器通過其網(wǎng)絡(luò)接口與交換機(jī)相連,進(jìn)而 嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元與遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心的信息實現(xiàn)交互。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,其顯著優(yōu)點(diǎn)(1)本系統(tǒng)能實現(xiàn)在現(xiàn)場、遠(yuǎn)程進(jìn)行全方位 的集成監(jiān)控、診斷與維護(hù);(2)系統(tǒng)有高端的ARM9主處理器與高速的DSP從處理器基本滿 足工業(yè)現(xiàn)場所有信號的提取、處理,能夠滿足數(shù)據(jù)的實時行要求;(3)單元達(dá)到集成化、模 塊化要求,功能齊全,可配置性高;(4)系統(tǒng)的嵌入式監(jiān)控單元采用可移植性強(qiáng)、效率高、可 裁剪的嵌入式Li皿x操作系統(tǒng);(5)系統(tǒng)成本低,應(yīng)用面廣,便于安裝。
圖1為本發(fā)明的嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)系統(tǒng)總體構(gòu)成示意圖。
圖2為本發(fā)明的嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖。
圖3為本發(fā)明軟件設(shè)計結(jié)構(gòu)圖。 圖4為本發(fā)明遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心組態(tài)軟件實現(xiàn)流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。 結(jié)合圖l,基于嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)系統(tǒng)的總體構(gòu)成設(shè)計如圖l所示,本發(fā)明 混凝土砌塊成型生產(chǎn)線的嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)系統(tǒng),該系統(tǒng)基于B/S模式的網(wǎng)絡(luò)功能結(jié) 構(gòu),現(xiàn)場信號采集模塊與嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元連接,嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元和遠(yuǎn)程監(jiān)控 診斷與維護(hù)中心連接,嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元,一方面能實現(xiàn)對其它多種信息的采集、壓 縮、傳輸,實現(xiàn)信息多元化;另一方面,它取代了由PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場上位機(jī),提 供了包括工業(yè)生產(chǎn)中各種常用接口、現(xiàn)場分析、現(xiàn)場初步智能診斷等在內(nèi)的多方面服務(wù),為 系統(tǒng)的整體集成化奠定了基礎(chǔ)?,F(xiàn)場信號采集模塊包括視頻信息模塊、音頻信息模塊、可編 程控制器PLC,視頻信息模塊中包括USB攝像頭,嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元包括ARM9主處理 器、DSP從處理器、以太網(wǎng)模塊、RS-232/RS-S485電平轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、程序存儲模 塊、HPI總線、復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD邏輯控制器,遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心包括遠(yuǎn)程服 務(wù)器,該系統(tǒng)還包括本地工控機(jī)、交換機(jī)、PLC遠(yuǎn)程通信模塊;工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)字、現(xiàn)場信號采 集模塊采集到的傳感器信號直接傳輸?shù)娇删幊炭刂破鱌LC,現(xiàn)場各種信號采集模塊中的現(xiàn) 場信號有數(shù)字信號、模擬信號、音頻信號、視頻信號構(gòu)成,之后PLC遠(yuǎn)程通信模塊與嵌入式 監(jiān)控與維護(hù)單元通過RS-232/RS-485電平轉(zhuǎn)換模塊連接交互數(shù)據(jù),音頻信息模塊和視頻信息模塊分別與DSP從處理器連接,對采集的音頻信號與視頻信號進(jìn)行處理,所得的信息通
過HPI(主機(jī)并行接口 Host Parral lei Interface)總線與ARM9主處理器之間進(jìn)行傳輸,程
序存儲模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊分別與ARM9主處理器和DSP從處理器連接,進(jìn)行程序運(yùn)行、數(shù)據(jù)
存儲,CPLD邏輯控制器、程序存儲模塊和DSP從處理器連接,控制程序運(yùn)行邏輯,ARM9主處
理器與本地工控機(jī)通過以太網(wǎng)模塊相連,對現(xiàn)場信號采集模塊采集的信息進(jìn)行評估預(yù)測并
顯示在本地工控機(jī)上,以太網(wǎng)模塊與交換機(jī)相連,遠(yuǎn)程服務(wù)器通過其網(wǎng)絡(luò)接口與交換機(jī)相
連,進(jìn)而嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元與遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心的信息實現(xiàn)交互。 嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元的ARM9主處理器通過嵌入式實時裁剪的Linux操作系統(tǒng)
程序控制、管理系統(tǒng)資源對DSP從處理器傳輸過來的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行預(yù)評估和預(yù)測,顯示在
局域網(wǎng)中的本地工控機(jī)上,防止混凝土砌塊成型生產(chǎn)線出現(xiàn)不可修復(fù)的故障。同時,還通過
以太網(wǎng)接口向上把打好包的數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程監(jiān)控、診斷與維護(hù)中心實現(xiàn)交互。 遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心可以通過瀏覽現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀況,同時對混凝土砌塊
成型生產(chǎn)線運(yùn)用智能技術(shù)診斷,從而回傳智能診斷報告。 系統(tǒng)自身帶有豐富的存儲接口 ,可以外擴(kuò)大容量儲存器來增強(qiáng)信息存儲容量,方
便音頻、視頻等大數(shù)據(jù)量信息處理。所有模塊可以通過選擇來實現(xiàn)系統(tǒng)的配置。 本發(fā)明混凝土砌塊成型生產(chǎn)線的嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)系統(tǒng),所述嵌入式監(jiān)控與
維護(hù)單元采用主從處理器架構(gòu),ARM9主處理器運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)完成系統(tǒng)外圍接口管理
及以太網(wǎng)和RS-232信息傳輸,DSP從處理器處理高速數(shù)據(jù)并與ARM9主處理器通過HPI總
線進(jìn)行實時數(shù)據(jù)的傳輸。 本發(fā)明混凝土砌塊成型生產(chǎn)線的嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)系統(tǒng),USB攝像頭采集的
視頻信號和音頻信息模塊采集的音頻信號輸入到DSP從處理器并進(jìn)行處理、信息融合,所
得信息經(jīng)過MPEG-4壓縮算法壓縮編碼后存儲并傳輸?shù)紸RM9主處理器。 本發(fā)明混凝土砌塊成型生產(chǎn)線的嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)系統(tǒng),ARM9主處理器采用
的芯片型號為LPC3180,DSP從處理器采用的芯片型號為TMS320C6454。 結(jié)合圖1,說明現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)信息采集嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元通過
工業(yè)上普遍使用的Modbus網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與PLC遠(yuǎn)程通信模塊相連,并通過讀取PLC內(nèi)部的專用
寄存器來實現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)信息的讀寫。當(dāng)嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元對現(xiàn)場設(shè)備故
障作出智能診斷后,進(jìn)而操作控制PLC。 結(jié)合圖1,說明視頻、音頻信號采集視頻信號采集由一組USB攝像頭完成。音頻 信號由音頻輸入模塊采集到嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元中。由于混凝土砌塊成型生產(chǎn)線系統(tǒng)較 為龐大,需對整個生產(chǎn)現(xiàn)場各個關(guān)鍵部位都能進(jìn)行拍攝,現(xiàn)場設(shè)備的噪聲進(jìn)行采集。其中主 要是砌塊成型主機(jī)的模箱位置、子母窯車在升降板機(jī)內(nèi)所處的上下限位位置、子母窯車軌 道有無破損狀況、子母窯車進(jìn)入窯位的運(yùn)行狀態(tài)、砌塊成型主機(jī)的振動噪聲、攪拌機(jī)的運(yùn)行 噪聲。 結(jié)合圖1,說明嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)單元該單元為本嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù) 系統(tǒng)的關(guān)鍵,主要功能是對砌塊成型生產(chǎn)線的性能狀況進(jìn)行預(yù)先評估和預(yù)測,防止意外不 可修復(fù)故障出現(xiàn),實現(xiàn)砌塊成型生產(chǎn)線的終端檢測維護(hù),并可以在本地工控機(jī)上監(jiān)控,報 警,故障排除。同時還通過其以太網(wǎng)絡(luò)及時與遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心進(jìn)行信息交互,實現(xiàn) 砌塊成型設(shè)備的"網(wǎng)絡(luò)化"。而多家的砌塊成型生產(chǎn)線都可以通過網(wǎng)絡(luò)連接到交換機(jī)上,形成星形網(wǎng)絡(luò)。從而鏈接到遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心。嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)單元內(nèi)嵌入 TCP/IP協(xié)議,并加入智能控制技術(shù),能進(jìn)行砌塊成型生產(chǎn)線的初步診斷。該單元向下采集 由PLC傳輸過來的各個現(xiàn)場傳感器狀態(tài)信號和視、音頻信號;向上則將采集到的各類信號 壓縮打包傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控、診斷與維護(hù)中心。因此,該單元扮演著服務(wù)器和客戶端。對于砌 塊成型生產(chǎn)線來說,它需要為多個現(xiàn)場設(shè)備提供在線維護(hù)服務(wù),因此它就是服務(wù)器;而對遠(yuǎn) 程監(jiān)控、診斷與維護(hù)中心來說,本單元要將壓縮編碼好的數(shù)據(jù)通過IP包的形式傳送給它遠(yuǎn) 程服務(wù)器,所以又有客戶端的角色。 結(jié)合圖l,說明遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心有Web服務(wù) 器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、備份服務(wù)器組成,它是處于系統(tǒng)的最高層,通過以太網(wǎng)與多個異地的嵌 入式集成監(jiān)控與維護(hù)單元交互數(shù)據(jù)。擁有狀態(tài)監(jiān)控、故障數(shù)據(jù)庫和智能診斷報告功能。因 為它采用B/S (Browser/Server)構(gòu)架的組態(tài)軟件,所以可以瀏覽任何一條砌塊成型生產(chǎn)線 的運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)用故障數(shù)據(jù)庫做匹配、推斷,從而得出智能診斷報告,進(jìn)而增加故障源來增 強(qiáng)診斷的準(zhǔn)確性與可靠性。最后回傳診斷報告給現(xiàn)場,以便現(xiàn)場人員做出決策。
結(jié)合圖2,說明嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元的實現(xiàn)本單元是一種ARM9主處理器 +05 從處理器的架構(gòu)。主處理器采用飛利浦(Philips)公司的32位高性能和低功視頻 信息模塊ARM9,芯片型號為LPC3180。從處理器采用高速高性能定點(diǎn)的DSP,芯片型號為 TMS320C6454。 ARM9作為主處理器,實現(xiàn)操作系統(tǒng)程序控制、完成系統(tǒng)管理及網(wǎng)絡(luò)傳輸; ARM9主處理器完成初步智能診斷,本地工業(yè)控制機(jī)的通信和與遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心的 數(shù)據(jù)交換。DSP作為從處理器,主要實現(xiàn)砌塊成型生產(chǎn)線現(xiàn)場設(shè)備視頻、音頻信號采集與壓 縮編碼等預(yù)處理,ARM9主處理器與DSP從處理器傳輸控制和數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理,采用這種 結(jié)構(gòu)后,能充分利用ARM和DSP各自的特點(diǎn),,使系統(tǒng)的整體性能達(dá)到極致。
結(jié)合圖2,說明嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元的DSP從處理器從處理器是基于DSP的 系統(tǒng)具有卓越的信號處理功能和很好的實時性,能夠快速地實現(xiàn)各種所需數(shù)值信號處理算 法.。DSP從處理器由CPLD邏輯控制器實現(xiàn)它的邏輯控制去完成視頻信號、音頻信號處理與 存儲。從處理器完成視頻、音頻信號采集,并運(yùn)用MPEG-4壓縮算法進(jìn)行處理后傳輸、保存。 同時CPLD邏輯控制器控制著程序的運(yùn)行。DSP從處理器與ARM9主處理器通過HPI總線進(jìn) 行實時數(shù)據(jù)的傳輸。 結(jié)合圖2 ,說明嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元的ARM9從處理器ARM9通過RS-232/ RS-485電平轉(zhuǎn)換模塊運(yùn)用Modbus網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議連接到PLC遠(yuǎn)程模塊,實時讀寫PLC采集到 現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)信息。ARM9主處理器對所有傳輸過來砌塊成型生產(chǎn)線的信息在嵌入式實時 操作系統(tǒng)Li皿x的管理下進(jìn)行預(yù)評估和預(yù)測,顯示在局域網(wǎng)中的本地工控機(jī)上。同時,還通 過以太網(wǎng)接口發(fā)送打好包的數(shù)據(jù)到遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心。 結(jié)合圖2,說明RS-232/RS-485電平轉(zhuǎn)換模塊嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)單元在生產(chǎn) 現(xiàn)場與PLC可能距離比較遠(yuǎn),,利用嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)單元自身RS-232接口與PLC相 連。需要首先在硬件上進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換成RS-485形式后傳輸。由于RS-485總線的抗干擾能 力遠(yuǎn)遠(yuǎn)由于RS-232總線,Modbus協(xié)議是主從式查詢方式工作的,而PLC很多支持Modbus 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的,所以要在ARM9主處理器上通過Li皿x操作系統(tǒng)對該通信協(xié)議進(jìn)行開發(fā), 使其具有Modbus通信API 。保證其具有通信口打開和關(guān)閉、配置和查詢Modus通信資源、監(jiān) 視通信特定事件以及讀寫操作等基本功能。要讀取PLC傳輸?shù)竭h(yuǎn)程模塊上數(shù)據(jù),,程序只需調(diào)用相應(yīng)的API便可以完成工作。 結(jié)合圖3,說明系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件系統(tǒng)是由底層硬件驅(qū)動、嵌入式操作系統(tǒng)和上 層應(yīng)用程序組成的。ARM9主處理器采用采用源碼開放、效率高、可裁剪的嵌入式Li皿x操作 系統(tǒng)。底層驅(qū)動連接硬件,負(fù)責(zé)硬件的初始化、功能配置、建立內(nèi)存空間映射,從而為系統(tǒng)的 軟硬件環(huán)境創(chuàng)造一個良好的環(huán)境。Li皿x嵌入式操作系統(tǒng)的API(應(yīng)用編程接口 )函數(shù)將 底層硬件與上層應(yīng)用程序分開,將所有底層功能打包成相應(yīng)的應(yīng)用函數(shù)供上層應(yīng)用程序調(diào) 用。本系統(tǒng)要完成底層硬件驅(qū)動程序、設(shè)備驅(qū)動接口、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、多任務(wù)系統(tǒng)內(nèi)核的移 植與編寫。 結(jié)合圖3,說明嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元與遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心之間的通信 嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元通過以太網(wǎng)實現(xiàn)與遠(yuǎn)端PC的通信,通過給遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中 心的計算機(jī)分配一個固定的IP地址,并向此IP地址發(fā)出連接請求。嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單 元偵聽到此連接請求后同意建立連接,便可與遠(yuǎn)端PC進(jìn)行通信。 結(jié)合圖3,說明HPI總線,該總線接口是一個16bit的Intel類型的外部接口。該 HPI接口將DSP從處理器壓縮好的MPEG-4視頻信號通過HPI接口進(jìn)傳輸進(jìn)入ARM9主處理 器。從而實現(xiàn)了主從處理器之間的實時高速通信。 結(jié)合圖3,說明TCP/IP協(xié)議棧的移植,由于不同的協(xié)議棧應(yīng)用的范圍及實現(xiàn)條件 有所不同,因此選擇合適的開源協(xié)議棧,對網(wǎng)絡(luò)功能的實現(xiàn)來說也很重要,而且有利于保證 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)耐〞承?。本系統(tǒng)選用LWIP做為系統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議棧。LWIP議棧在設(shè)計時就考 慮到了移植問題,已把所有與硬件、操作系統(tǒng)、編譯器相關(guān)的部分獨(dú)立出來,以方便進(jìn)行移 植。 結(jié)合圖4,說明遠(yuǎn)程監(jiān)控、診斷與維護(hù)中心上層應(yīng)用程序采用B/S(Browser/ Server)構(gòu)架的組態(tài)形式的設(shè)計原理,方便用戶使用提高系統(tǒng)可移植性和二次開發(fā)性。組態(tài) 軟件包括兩大部分軟件的開發(fā)平臺和運(yùn)行平臺。軟件的開發(fā)平臺主要作用是開發(fā)混凝 土砌塊成型生產(chǎn)線工藝流程畫面,參數(shù)配置,實時數(shù)據(jù)存取、歷史參數(shù)查詢、生成智能診斷 報告等。軟件的運(yùn)行平臺主要作用是將開發(fā)的混凝土砌塊成型生產(chǎn)線的組態(tài)畫面和腳本
借助于運(yùn)行平臺嵌入運(yùn)行,實時傳遞數(shù)據(jù),從而實現(xiàn)生產(chǎn)線的遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)技術(shù)。
權(quán)利要求
一種混凝土砌塊成型生產(chǎn)線的嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)系統(tǒng),其特征在于該系統(tǒng)基于B/S模式的網(wǎng)絡(luò)功能結(jié)構(gòu),現(xiàn)場信號采集模塊與嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元連接,嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元和遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心連接,現(xiàn)場信號采集模塊包括視頻信息模塊、音頻信息模塊、可編程控制器PLC,視頻信息模塊中包括USB攝像頭,嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元包括ARM9主處理器、DSP從處理器、以太網(wǎng)模塊、RS-232/RS-485電平轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、程序存儲模塊、HPI總線、復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD邏輯控制器,遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心包括遠(yuǎn)程服務(wù)器,該系統(tǒng)還包括本地工控機(jī)、交換機(jī)、PLC遠(yuǎn)程通信模塊;現(xiàn)場信號采集模塊采集到的傳感器信號直接傳輸?shù)娇删幊炭刂破鱌LC,之后PLC遠(yuǎn)程通信模塊與嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元通過RS-232/RS-485電平轉(zhuǎn)換模塊連接交互數(shù)據(jù),音頻信息模塊和視頻信息模塊分別與DSP從處理器連接,對采集的音頻信號與視頻信號進(jìn)行處理,所得的信息通過HPI總線與ARM9主處理器之間進(jìn)行傳輸,程序存儲模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊分別與ARM9主處理器和DSP從處理器連接,進(jìn)行程序運(yùn)行、數(shù)據(jù)存儲,CPLD邏輯控制器、程序存儲模塊和DSP從處理器連接,控制程序運(yùn)行邏輯,ARM9主處理器與本地工控機(jī)通過以太網(wǎng)模塊相連,對現(xiàn)場信號采集模塊采集的信息進(jìn)行評估預(yù)測并顯示在本地工控機(jī)上,以太網(wǎng)模塊與交換機(jī)相連,遠(yuǎn)程服務(wù)器通過其網(wǎng)絡(luò)接口與交換機(jī)相連,進(jìn)而嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元與遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心的信息實現(xiàn)交互。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土砌塊成型生產(chǎn)線的嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)系統(tǒng),其特 征在于嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元的操作系統(tǒng)采用裁剪后的嵌入式Li皿x操作系統(tǒng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土砌塊成型生產(chǎn)線的嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)系統(tǒng),其特 征在于嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元采用主從處理器架構(gòu),ARM9主處理器運(yùn)行Li皿x操作系統(tǒng) 完成系統(tǒng)外圍接口管理及以太網(wǎng)和串行通訊端口 RS-232信息傳輸,DSP從處理器處理高速 數(shù)據(jù)并與ARM9主處理器通過HPI總線進(jìn)行實時數(shù)據(jù)的傳輸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土砌塊成型生產(chǎn)線的嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)系統(tǒng),其特 征在于USB攝像頭采集的視頻信號和音頻信息模塊采集的音頻信號輸入到DSP從處理器 并進(jìn)行處理、信息融合,所得信息經(jīng)過MPEG-4壓縮算法壓縮編碼后存儲并傳輸?shù)紸RM9主處 理器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土砌塊成型生產(chǎn)線的嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)系統(tǒng),其特征在于嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元、遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心通過以太網(wǎng)連接到交換機(jī)組成星形網(wǎng)絡(luò)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土砌塊成型生產(chǎn)線的嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)系統(tǒng),其 特征在于ARM9主處理器采用的芯片型號為LPC3180, DSP從處理器采用的芯片型號為 TMS320C6454。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土砌塊成型生產(chǎn)線的嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)系統(tǒng),其特 征在于遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心瀏覽設(shè)備運(yùn)行狀況,得出智能診斷報告并回傳給現(xiàn)場。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土砌塊成型生產(chǎn)線的嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)系統(tǒng),其特 征在于遠(yuǎn)程服務(wù)器有Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、備份服務(wù)器,應(yīng)用程序采用B/S構(gòu)架的組 態(tài)軟件的形式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混凝土砌塊成型生產(chǎn)線的嵌入式集成監(jiān)控與維護(hù)系統(tǒng),本發(fā)明基于B/S模式的網(wǎng)絡(luò)功能結(jié)構(gòu)模型,它是由現(xiàn)場各種信號采集模塊、嵌入式監(jiān)控與維護(hù)單元、遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷與維護(hù)中心三部分組成,包括ARM9主處理器,DSP從處理器,以太網(wǎng)模塊、USB攝像頭模塊、RS-232/RS-485電平轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、程序存儲模塊、視頻信息模塊、音頻信息模塊、HPI總線、CPLD邏輯控制器模塊、本地工控機(jī)、遠(yuǎn)程服務(wù)器。本發(fā)明具有成本低、可移植性強(qiáng)、可配置性高、功能齊全、系統(tǒng)小巧、模塊化設(shè)計、能夠滿足高速數(shù)據(jù)的實時性要求。
文檔編號H04N7/18GK101782755SQ20101001790
公開日2010年7月21日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者姚佳烽, 張衛(wèi), 張登峰, 李剛, 王茂森, 盛國良, 陸寶春 申請人:南京理工大學(xué)