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工控设备中数据处理技术的研究

作　者: 刘彬
导　师: 陈特放
学　校: 中南大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 实时系统数据采集数据存储远程访问
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 68次
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内容摘要

随着计算机技术的发展，越来越多的设备不再由手工直接操作而采用计算机控制。随着网络时代的到来，设备信息能够共享即能对设备实现远程访问是发展趋势。工控机要实现对外部对象的控制或监测就必须把外部对象的物理量转换成计算机能够表示的离散量，数据采集是每台工控设备设计时都要解决的问题，它直接关系到系统的准确度和性能，论文详细地讲述了采样定理以及在Windows中选择定时器对采样精确度的影响。工控设备所处的环境恶劣，干扰严重，为了提高这种实时系统的准确度而又不对模拟电路部分进行更改，通常采用软件方法实现数字滤波来解决这一问题。因为工控系统是一种实时系统，要求通过软件方法实现的数字滤波器在运行时能够尽可能的快，以减少对其它工作的影响。在数据采集时，由于各通道之间存在着一定的差异，当输入端为相同值时，输出结果会有一些不同，如果通过改进硬件来把这种差异减到很小会花费较大的代价，论文提出了用多分辨率系数矩阵校正法来解决多通道非线性失真问题。工控设备作为一种实时系统，它的数据存储管理与普通的数据存储和管理有些不同，本文在研究实时数据库原理的基础上设计了一个负责数据存储和管理的数据管理服务器，它充当了使用实时数据库系统中实时数据库的角色。为了提高实时性能，将事务功能从中分离出来直接由设备控制端程序实现，这样不仅节约了购买商用实时数据库软件的成本而且提高了实时性能。数据管理服务器的功能主要有实时数据的更新、存储，向远程客户端传送实时数据，当设备控制端程序或远程客户端程序访问历史数据时，数据管理服务器类似如一个点播系统提供历史测试记录分段传输的服务，用户可以随时更改要查看的时间，传输层和数据链路层采用应用最为广泛的TCP／IP协议实现，应用层使用的是自定义协议，应用程序收到数据包后负责对数据包的内容进行解释执行并给用户显示测试结果。本系统的设计方案符合现代企业信息化、网络化的发展趋势，具有较好的市场前景。

全文目录

第一章绪论  8-14
  1.1 前言  8
  1.2 工控系统的未来发展方向与研究热点  8-9
  1.3 课题中的关键技术  9-12
  1.4 论文内容的安排  12-14
第二章数据采集及预处理  14-24
  2.1 周期采样原理  14
  2.2 连续信号采样原理  14-16
  2.3 采样精度对测量的影响  16
  2.4 采样方式的选择  16-18
    2.4.1 采样方式的分类和原则  16-17
    2.4.2 Windows程序中采样方式的选择  17-18
  2.5 数字滤波器的比较  18-19
  2.6 应用  19-24
    2.6.1 多媒体定时器的使用  19-21
    2.6.2 基于FIR滤波器的使用及其效果  21-22
    2.6.3 采用FIR滤波器前后的实测比较  22-24
第三章工控设备中数据存储和管理的研究  24-31
  3.1 实时数据库的发展  24-25
  3.2 实时系统中数据与时间的关系  25-26
    3.2.1 数据与时间相关  25-26
    3.2.2 事务有定时限制  26
  3.3 实时数据库的特征  26-27
    3.3.1 数据的特征  26
    3.3.2 实时数据库的事务特征  26-27
  3.4 工控设备中数据存储有关的主要技术  27-28
    3.4.1 实时事务的处理  27
    3.4.2 数据存储与缓冲区管理  27-28
  3.5 实时系统中内存数据的管理  28
  3.6 本课题中数据的存储和管理  28-31
    3.6.1 本课题中使用的系统结构  28-30
    3.6.2 改进实时性能的方法  30-31
第四章工控设备中远程访问技术  31-37
  4.1 网络的分层  31
  4.2 工控设备中传输层协议的选择  31-32
  4.3 应用层自定义协议的设计  32-37
    4.3.1 自定义协议的作用  32-33
    4.3.2 建立自定义协议前期工作  33
    4.3.3 应用层协议的建立步骤  33-35
    4.3.4 应用层协议实现的相关问题  35
    4.3.5 应用层协议的实现  35-37
第五章工控设备软件的设计及实现  37-60
  5.1 多分辨率矩阵校正的使用及其效果  37-40
  5.2 数据存储和管理功能的设计与实现  40-53
    5.2.1 数据管理服务器中数据的分类管理  40-42
    5.2.2 数据存储策略  42-45
    5.2.3 数据管理服务器数据存储流程图  45-46
    5.2.4 数据管理服务器的责任  46-47
    5.2.5 数据管理服务器多任务并行管理  47-49
    5.2.6 历史数据传输过程分析  49-50
    5.2.7 控制记录传输过程分析  50-52
    5.2.8 数据管理服务器的实现  52-53
  5.3 设备控制端程序的设计  53-57
    5.3.1 设备控制端程序的责任  53
    5.3.2 设备控制端程序的说明  53-57
  5.4 远程客户端  57-60
    5.4.1 远程客户端与设备控制端的差异  57
    5.4.2 访问历史数据与实时数据的差异  57-60
第六章总结  60-62
  6.1 工作小结  60-61
  6.2 进一步的工作  61-62
参考文献  62-65
致谢  65-66
攻读硕士期间发表的论文及科研情况  66

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