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EPA工业以太网监控组态软件的研究与设计

作　者: 贾凯丽
导　师: 冯冬芹
学　校: 浙江大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: EPA标准 监控组态软件 EPA实时数据库 图形化监视
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 32次
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内容摘要


监控组态软件已成为自动化现场工程师配置、监控现场设备的重要手段,但该类软件在应用和设计中仍存在一些问题。首先,功能大而全的监控组态软件CPU资源消耗大,不适用于中小企业；其次,早期一些监控组态软件后期维护困难、不易扩展；最后,监控组态软件的用户体验要求越来越高。针对这些问题,结合EPA工业以太网通信协议的发展情况,课题组提出设计EPA工业以太网专用的监控组态软件。监控组态软件宏观上分为运行系统和开发系统。为保证运行系统执行效率、开发系统开发周期和用户体验,EPA监控组态软件在.NET Framework平台下结合C++和C#两种编程语言,通过模块化设计方式,将软件划分成人机界面、实时数据库和通信组件三大部分。其中,各部分又划分成多个功能模块,利用适当的面向对象设计模式进行设计,力求使软件在封装性、耦合性和扩展性达到最优。同时,各模块通过改进的观察者模式进行信息交互。人机界面实现了对EPA现场设备关键参数的实时监控,并利用改进的Dijkstra最优路径查询算法,在无线设备掉线或损坏情况下,迅速为现场无线网络确定新的路径,然后重新组态。实时数据库是监控组态软件的核心,也是本文设计重点,利用基于文件系统的XML文档、内存缓冲区以及关系数据库三种数据存取方式,保证实时数据库的时间特性。同时内存缓冲区中使用AVL树和哈希表两种数据结构,保证查询效率。采用COM组件以及多线程编程方式,设计了EPA SOCKET通信组件,实现EPA多协议信息的获取以及信息的分发,并利用临界区资源和事件方式实现线程的同步与并发控制。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-8
目录  8-10
第1章 绪论  10-14
  1.1 课题研究背景  10-12
    1.1.1 监控组态软件现状  10-11
    1.1.2 监控组态软件基本结构  11-12
  1.2 课题研究的意义  12-13
  1.3 论文章节安排  13-14
第2章 EPA协议簇通信调度概述  14-20
  2.1 EPA网络拓扑结构  14-15
  2.2 EPA三种协议调度策略  15-18
    2.2.1 EPA-RT调度原理  15-16
    2.2.2 EPA-FRT调度策略  16
    2.2.3 EPA无线通信调度策略  16-18
  2.3 本章小结  18-20
第3章 EPA监控组态软件整体规划  20-24
  3.1 软件设计方案  20-22
    3.1.1 开发平台选择  20-21
    3.1.2 软件架构设计  21-22
  3.2 本章小结  22-24
第4章 网络组态的研究设计  24-52
  4.1 实时数据库概述  24-25
    4.1.1 实时数据库数据  24
    4.1.2 实时数据库事务  24-25
  4.2 EPA实时数据库  25-40
    4.2.1 EPA协议簇数据特点  25-27
    4.2.2 EPA实时数据库架构设计  27-31
    4.2.3 EPA实时数据库数据存取  31-37
    4.2.4 实时数据库逻辑管理  37-40
  4.3 组态策略编辑器  40-47
    4.3.1 设备变量的管理  42-45
    4.3.2 功能块的组态  45-46
    4.3.3 时间片的组态  46-47
  4.4 组态编译  47
  4.5 组态信息下载  47-51
  4.6 本章小结  51-52
第5章 网络实时监控的研究设计  52-62
  5.1 EPA SOCKET通信组件  52-54
    5.1.1 EPA套接字实现原理  52-54
    5.1.2 报文信息上传下载  54
  5.2 监视服务组件  54-57
    5.2.1 多线程的操作  55-56
    5.2.2 连接点事件  56-57
  5.3 变量实时查询的实现  57
  5.4 无线网络的图形化监视  57-60
    5.4.1 Dijkstra最短路径算法  58-59
    5.4.2 无线设备状态的监视  59-60
  5.5 本章小结  60-62
第6章 验证示例  62-66
  6.1 功能性验证  62-64
  6.2 实时性验证  64-66
第7章 总结与展望  66-68
  7.1 工作总结  66
  7.2 进一步工作  66-68
参考文献  68-70
作者简历及攻读硕士学位期间取得的科研成果  70

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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