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基于嵌入式WEB的工業洗衣機遠程監控系統研究

基于嵌入式WEB的工業洗衣機遠程監控系統研究

隨著互聯網技術近年來的不斷發展,機電設備融入互連網,并對其進行遠程監控得到了廣泛應用;谇度胧絎EB的遠程監控是在傳統遠程監控的基礎上又融合了Web和嵌入式技術,可提供比傳統遠程監控為的功能,將成為今后遠程監控技術發展的主流方向。Web技術彌補了傳統監控系統的不足,致使運用Web技術實現設備的遠程監控,已經越來越多地成為設備監控系統不可或缺的一部分。嵌入式設備的Web服務為現場設備的數據采集、監控、診斷和維護開辟了一個新的領域。
   基于嵌入式Web的工業洗衣機遠程監控模型
   基于嵌入式Web的遠程監控思想是在機電設備中實現HTTP 服務,將其轉化成Web Server嵌入到被控設備中,為Internet或局域網用戶提供基于Web 的圖形化管理接口,從而省去了客戶端管理軟件,實現對接入到網絡中各種設備的統一管理。用戶可以通過現有的公共通信網絡,不受地域限制,使用標準的Web瀏覽器作為接口直接訪問機電設備上的Web服務器,實現對網絡中各個節點現場設備的遠程監控、診斷與維護。

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圖1:基于嵌入式WEB 的工業洗衣機遠程監控的總體結構圖

  一般工業洗衣機的基本功能有:人機接口、電機控制、閥控制、洗衣機狀態、溫度和水位。要實現遠程監控和遠程故障診斷,洗衣機還應具有網絡功能。要實現智能控制,即在洗滌過程中控制器能根據洗滌物的多少、臟污程度和臟污性質自動給出佳洗滌方案,這就要求洗衣機具有渾濁度和布質布量功能。通過上述分析,要實現工業洗衣機的基本功能以及智能化和網絡化,嵌入式系統少要有以下接口:LCD接口、觸摸屏接口(矩陣鍵盤接口、LED指示燈接口)、RS-232或RS485接口、UART接口、3路AD輸入、21路數字量輸出、8路數字量輸入(兩個可作為中斷源)及Ethernet接口,基于嵌入式WEB的工業洗衣機遠程監控的總體結構圖如圖1。
   硬件設計
   隨著嵌入式微處理器的發展,出現了Power PC、68K、MIPS、ARM等一系列低功耗、高性能的嵌入式CPU。因此選擇低成本的32位ARM系列嵌入式處理器,不但價格低廉,而且功耗低、處理速度快,應用前景廣泛,比較適合遠程監控需求。在工業洗衣機的遠程監控的系統中選用韓國現代公司的HMS30C7202(32位RISC 微處理器),這是一款具有高的芯片。該芯片內集成了ARM7TDMI CPU核,存儲器管理單元(MMU),8KB的高速緩沖存儲器以及寫緩沖器。并具有豐富的接口:支持STN和TFT的LCD、觸摸屏、矩陣鍵盤、鼠標、LED指示燈、LAN、CAN、USB、RS-232、RS-485、紅外、24路繼電器輸出、10路數字量輸入、3路模擬量輸入和2路PWM輸出。為實現遠程網絡監控,系統底層網絡接口芯片采用CS8900A及外圍電路實現,本系統中網絡接口芯片CS8900A工作于16位模式。工業洗衣機遠程監控智能控制系統硬件框圖如圖2。

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圖2:工業洗衣機遠程監控智能控制系統硬件框圖

  軟件設計
   軟件設計的核心工作是在上述硬件平臺上建立嵌入式WEB服務器,實時響應用戶的請求。除此之外還要實現工業洗衣機的智能控制。工業洗衣機系統需要進行多個參數的,需要使用多個傳感器,每一個傳感器的參數和數據傳輸方式也各不相同。并且在洗滌過程中有多需要控制的部件,如變頻器、各種閥等;在系統中各功能模塊關系復雜,任務多,而且各種需求間有并發關系。另外,還有網絡功能。因此有必要引入嵌入式操作系統。本系統選用μC/OS-II嵌入式操作系統,它是一個多任務強實時的開源操作系統,經裁減、移植與補充后形成工業洗衣機的實時操作系統。網絡通信協議TCP/IP采用源碼公開的1wIP協議棧,并針對具體需求進行優化設計。為了得到人性化的本地操作用戶界面,采用了一種開源的圖形用戶界面μC/GUI,它與μC/OS-II有好的接口配合,功能完善。因此,工業洗衣機智能控制器軟件由四部分組成:實時操作系統μC/OS-II、硬件驅動程序、API函數和應用程序。具體結構如圖3:

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