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基于工业以太网的多系统数据通讯的设计与开发

2020-12-01阅读(774)

基于工业以太网的多系统数据通讯的设计与开发

论文摘要

众所周知,从计算机技术介入到工业控制应用领域开始,伴生的“信息孤岛”问题就一直困绕着业界。“信息孤岛”相当严重地限制了信息交换继而约束了应用领域的拓展。济南鲍德气体有限公司担负着济钢全公司的压缩空气、氧气、氮气等气体的供应任务。主要生产设备包括1～6#制氧机、水处理系统、集中空压机站、氧压机站等。现有的各控制系统种类复杂,型号各不相同,控制方式也不同。随着自动化生产的发展、管控一体化的要求和不同厂家系统之间系统融合的需要,同时也为了简化和降低不同系统对接成本的需要,应采用一些通用的技术手段来解决不同系统的对接问题,以实现不同厂家的硬件和软件所构成的计算机系统之间的数据交换和通讯。本文基于鲍德气体有限公司管控中心项目,本课题的主要工作是针对济南鲍德气体有限公司管控中心现有的各控制系统各自独立的情况,对实现各系统与服务器之间的数据通讯、网络安全以及信息Web发布等进行对象分析,根据现场实际运行情况,找出与不同厂家的硬件以及软件进行通讯的合适的通讯协议或合理的方案,彻底实现控制系统与管理系统的数据共享。在此基础上,在管控中心设置统一的管理监控平台,通过Web浏览器进行信息发布。让企业的上层管理者能够及时、直观地了解生产现场的运行情况。并将这些实时数据长期保存,对实时数据和历史数据进行各种数据挖掘分析(如厂级性能计算、厂级故障诊断、负荷计算等等),改变多个控制系统各自独立,无法进行综合分析,无法进行统一规划和利用全局资源的局面。同时也可以向上一级总公司能源中心系统提供其所需要的实时和历史生产数据。该项目在全国空分行业属于首次应用。它创新地实现了安全稳定的工业控制网与信息管理网的有机融合。采用不同通讯协议实现了复杂多样的数据源和采集平台之间的信息传递及安全隔离。实现了生产无扰的安全在线不停产改造和分布式Web的远程数据访问技术。数据的核算告别人为平衡的历史,使管理走向科学性、快速性和准确性。为济钢气体公司管理的扁平化奠定了坚实的基础。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 课题的研究内容
  • 1.3 课题研究的意义
  • 1.4 国内外的研究状况
  • 1.4.1 国内的研究状况
  • 1.4.2 国外的研究情况
  • 1.5 本课题的任务和特点
  • 1.6 本文的主要内容
  • 第2章 管控一体化结构及需求分析
  • 2.1 数据层
  • 2.2 业务层
  • 2.3 应用层
  • 2.4 需求分析
  • 第3章 通讯协议及原理论述
  • 3.1 工业以太网
  • 3.2 OPC通讯协议
  • 3.2.1 概述
  • 3.2.2 OPC协议的好处
  • 3.2.3 OPC应用架构
  • 3.2.4 OPC与DDE的比较
  • 3.3 MODBUS通讯协议
  • 3.3.1 协议概述
  • 3.3.2 协议结构
  • 3.3.3 功能码
  • 3.4 防火墙技术
  • 3.4.1 包过滤型
  • 3.4.2 代理型
  • 3.4.3 监测型
  • 3.5 WEB服务
  • 3.6 本章小结
  • 第4章 对象分析
  • 4.1 气体公司控制系统现状分析
  • 4.2 大型企业监控网络通讯要求分析
  • 4.3 网络负载及传输速率要求分析
  • 4.4 网络可靠性分析
  • 4.5 网络安全性分析
  • 4.5.1 内部因素
  • 4.5.2 外来威胁
  • 4.6 本章小结
  • 第5章 网络系统硬件设计
  • 5.1 网络拓扑结构的设计
  • 5.2 网络交换机的设计
  • 5.3 服务器及数据存储设备设计
  • 5.4 防火墙的设计
  • 5.5 光纤及布线设计
  • 5.6 本章小结
  • 第6章 系统软件设计
  • 6.1 监控平台设计
  • 6.2 数据库设计
  • 6.2.1 Oracle数据库
  • 6.2.2 Sybase数据库
  • 6.2.3 Microsoft SQL Server数据库
  • 6.2.4 几种主流数据库产品的比较
  • 6.2.5 数据库系统的设计
  • 6.3 本章小结
  • 第7章 数据通讯的实施策略
  • 7.1 横河CS3000应用软件与CitectSCADA通讯策略
  • 7.2 ABB应用软件与CitectSCADA通讯策略
  • 7.3 西门子WINCC系统与CitectSCADA的通讯策略
  • 7.4 MODBUS RS485与IFIX的通讯策略
  • 7.5 CitectSCADA与能源中心数据通讯策略
  • 7.6 网络安全防护的对策
  • 7.6.1 交换机的配置
  • 7.6.2 防火墙的配置
  • 7.6.3 防病毒软件
  • 7.7 信息Web发布的策略
  • 7.7.1 基于CitectSCADA的Web发布
  • 7.7.2 基于Java语言的Web发布
  • 7.8 实施过程中遇到的问题分析及解决方法
  • 7.9 本章小结
  • 第8章 系统性能测试
  • 8.1 SCADA采集性能测试
  • 8.2 网络冗余及端口测试
  • 8.3 数据库服务器测试
  • 8.4 系统测试结论
  • 第9章 系统运行效果及创新点
  • 第10章 结论和后续工作
  • 10.1 工作总结
  • 10.2 后续工作
  • 参考文献
  • 附录
  • 攻读硕士学位期间发表的论文
  • 致谢
  • 学位论文评阅及答辩情况表

    • 相关论文文献

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