基于XML的基础自动化层数据集成方法研究

论文摘要

流程工业是国民经济发展的重要支柱。流程工业综合自动化系统（CIPS）是提高流程工业竞争力的重要技术，目前采用企业经营优化层（ERP）、生产执行系统（MES）、过程控制系统（PCS）的三层结构得到普遍的认可。以PCS为代表的基础自动化层设备包括了各种传感器、执行机构、控制器等，这些设备往往由不同国家不同的生产厂商提供，各设备之间与控制器之间的通信往往采用不同的数据格式，设备之间交互缺乏统一的标准，很难实现各设备、各个控制系统之间的数据集成，进而制约了流程工业综合自动化系统整体优化的实现。本文分析了流程工业现场设备特点、现有控制系统网络化发展趋势及现场设备层数据集成的现状，在此基础上提出了一种基于XML的数据集成方法，探讨将XML应用于基础自动化层数据集成的可行性。论文对基于XML的基础自动化层数据集成进行理论研究，提出一种适用于基础自动化层的基于XML的数据表示方法，针对传感器的数据采集、标定、配置设计了其XML文件及架构文件。课题设计了一个包括智能传感器节点和控制器节点的基于XML的基础自动化层数据集成的演示系统。智能传感器节点基于STM32单片机和μC/OS-II嵌入式操作系统实现，论文给出了其软件系统的任务划分及任务间通信机制；控制器节点基于S3C2410嵌入式处理器和WinCE操作系统实现，论文给出了其软件设计，实现了XML交换文档的解析以及传感器的标定、数据采集和显示。论文还研究了将IEEE1451智能传感器标准中传感/执行器电子数据表格TEDS的数据采用XML格式表述的方法，设计了其XML文档，为实现传感器的在线标定和即插即用建立了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景及其意义
• 1.1.1 课题研究的背景
• 1.1.2 课题研究的内容
• 1.1.3 课题研究的意义
• 1.2 国内外研究的现状
• 1.3 本文的结构安排
• 1.4 本章小结
• 2 基于 XML 的基础自动化层数据集成方案
• 2.1 XML 语言及其应用
• 2.1.1 XML 技术简介
• 2.1.2 XML 的验证
• 2.2 集成策略
• 2.3 系统集成方案
• 2.4 本章小结
• 3 嵌入式智能传感器节点设计与实现
• 3.1 嵌入式系统概述
• 3.1.1 嵌入式系统的概念及特点
• 3.1.2 嵌入式操作系统
• 3.1.3 μC/OS-Ⅱ简述
• 3.2 硬件选择
• 3.3 XML 交换文件的设计
• 3.4 传感器节点应用程序设计
• 3.4.1 任务功能划分及其设计
• 3.4.2 XML 交换文件的创建与传输
• 3.4.3 嵌入式传感器节点与控制器节点自定义通信协议
• 3.5 IEEE1451 传感器网络标准
• 3.6 智能设备即插即用的实现
• 3.7 本章小结
• 4 控制器节点的设计与实现
• 4.1 硬件开发平台选择
• 4.2 嵌入式 WinCE 及其应用开发
• 4.2.1 WinCE 操作系统概述
• 4.2.2 WinCE 下的应用程序开发
• 4.2.3 Windows CE.net 内核定制
• 4.3 WinCE 下的 XML 文件解析技术
• 4.4 XML 交换文档的解析
• 4.4.1 XML 交换数据的解析
• 4.4.2 传感器即插即用的识别与标定
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢