工业实时生产数据监控系统中数据采集子系统的设计与实现

论文摘要

工业实时生产数据监控系统在企业的生产和管理过程中有着无与伦比的重要性,建立一套现代化高技术的监控系统对企业生产过程进行实时、连续的监测,可以尽早发现问题并及时处理解决,这对企业生产的安全稳定和提高生产效率都有着极其重要的意义。工业实时生产数据监控系统中数据采集子系统处于十分重要的地位,它连续不断从底层设备采集大量数据,提供给数据监控系统中的其他子系统进行相应的处理与应用。本文研究并分析目前已有的数据采集子系统,设计了基于.NET平台的数据采集子系统的开发框架,开发过程中使用OPC技术、COM技术和.NET Framework类库实现了拥有OPC客户端和OPC服务器两部分的数据采集子系统。其中OPC客户端针对OPC DA定制接口在.NET平台下进行了重新编排,并通过包装得到了OPC DA类型库,应用程序通过类型库的引用来实现对服务器的操作；OPC服务器采用.NET平台下开发进程外COM组件的步骤进行开发,沿用了客户端重新编排的接口,使用.NET Framework类库按照OPC规范实现了接口的方法,通过暴露接口给客户端实现了两部分的连接。此外,服务器端依照Modbus TCP协议进行了驱动程序的开发,通过连接Modbus TCP Simulator模拟工具对数据采集子系统进行了部分和整体测试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 工业实时生产数据监控系统的背景及现状
• 1.2 数据采集子系统概述
• 1.3 论文研究内容及意义
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究意义
• 第二章 关键技术应用
• 2.1 OPC规范概述
• 2.2 OPC规范核心技术
• 2.2.1 COM/DCOM技术
• 2.2.2 OPC对象与接口
• 2.2.3 OPC数据交互方式
• 2.3 .NET平台
• 2.3.1 .NET概述
• 2.3.2 在.NET Framework下开发COM组件
• 第三章 数据采集子系统总体设计方案
• 3.1 系统总体结构
• 3.1.1 开发环境
• 3.1.2 系统结构模型
• 3.2 系统实现方式选择
• 3.2.1 客户端实现方式
• 3.2.2 服务器实现方式
• 3.3 小结
• 第四章 OPC客户端的设计实现
• 4.1 OPC客户端的功能与结构
• 4.1.1 OPC客户端与服务器交互流程概述
• 4.1.2 客户端结构模型
• 4.2 OPC DA类型库的实现
• 4.2.1 开发OPC DA类型库的必要性
• 4.2.2 OPC DA类型库总体结构
• 4.2.3 OPC DA类型库详细设计
• 4.3 OPC客户端的实现
• 4.3.1 引用OPC DA类型库
• 4.3.2 枚举服务器
• 4.3.3 创建OPC Server对象并连接服务器
• 4.3.4 OPC Group的创建与移除
• 4.3.5 OPC Item的创建与移除
• 4.3.6 浏览服务器地址空间
• 4.3.7 数据读取方式
• 4.3.8 数据通讯模块
• 4.3.9 断开服务器连接
• 4.4 小结
• 第五章 OPC服务器的设计实现
• 5.1 OPC服务器的功能结构
• 5.1.1 服务器功能概述
• 5.1.2 服务器结构模型
• 5.2 对象模块的实现
• 5.2.1 定制接口
• 5.2.2 Marshal类方法的调用
• 5.2.3 OPCServer对象和OPCGroup对象的实现
• 5.2.4 数据缓存区
• 5.2.5 注册与注销服务器
• 5.3 基于Modbus TCP的驱动模块
• 5.3.1 Modbus TCP协议
• 5.3.2 驱动模块的详细设计
• 5.4 小结
• 第六章 系统测试
• 6.1 测试环境
• 6.2 测试结果分析
• 6.2.1 对客户端的测试
• 6.2.2 对服务器的测试
• 6.2.3 数据采集子系统整体测试
• 第七章 总结展望
• 参考文献
• 附录 .NET平台下的接口定义
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文
• 作者和导师简介
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书