本文關(guān)鍵詞：基于OPC技術(shù)的煤礦井下數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中間件的設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展,不同廠家生產(chǎn)的功能各異的自動(dòng)化系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用,由于煤礦設(shè)備各自動(dòng)化系統(tǒng)建立時(shí)間、建立單位不一樣,接口規(guī)范不統(tǒng)一,在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)異構(gòu)問題,造成驅(qū)動(dòng)程序重復(fù)開發(fā),接口維護(hù)困難。因此,通過設(shè)計(jì)基于OPC技術(shù)的煤礦井下數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中間件系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有的異構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行整合,對(duì)煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)具有重大意義。該系統(tǒng)是應(yīng)山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究有限公司的委托,為解決上位機(jī)組態(tài)軟件不支持井下采集分站協(xié)議的問題而設(shè)計(jì)。本課題設(shè)計(jì)的基于OPC技術(shù)的煤礦井下數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中間件系統(tǒng)所做工作包括:詳細(xì)介紹和分析了OPC的規(guī)范及相關(guān)技術(shù),開發(fā)了基于OPC DA 3.0規(guī)范及OPC基金會(huì)提供的基礎(chǔ)接口的OPC DA Server中間件系統(tǒng);詳細(xì)分析了本項(xiàng)目設(shè)備層的通訊協(xié)議及工作機(jī)制,設(shè)計(jì)、開發(fā)了設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序;針對(duì)井下設(shè)備數(shù)量隨采、掘進(jìn)程動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn),結(jié)合WinCC組態(tài)軟件OPC接口及變量關(guān)聯(lián)規(guī)范,設(shè)計(jì)了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與組態(tài)軟件動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)的機(jī)制,開發(fā)了存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。主要內(nèi)容如下:(1)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行需求分析以及了解OPC技術(shù)。結(jié)合煤礦井下的實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境,以及目前煤礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)狀對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行需求分析,對(duì)OPC的數(shù)據(jù)存取規(guī)范進(jìn)行了深入研究,同時(shí)分析了OPC數(shù)據(jù)存取的技術(shù)特點(diǎn)及對(duì)OPC程序的應(yīng)用要求,開發(fā)和設(shè)計(jì)了OPC DA Server中間件系統(tǒng)。(2)根據(jù)總設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)各部分之間的通信機(jī)制。煤礦井下采集分站將井下頂板離層儀、錨桿、錨索、煤柱應(yīng)力的數(shù)據(jù)采集后,通過ZigBee協(xié)議傳送到通信主站中;通信主站通過以太網(wǎng)將采集分站的數(shù)據(jù)上傳到OPC數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中間件系統(tǒng);數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中間件系統(tǒng)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析后,轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的OPC接口;上位機(jī)組態(tài)軟件的OPC客戶端通過訪問數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中間件系統(tǒng)的OPC服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)。(3)對(duì)煤礦動(dòng)態(tài)開采過程的監(jiān)測(cè)進(jìn)行設(shè)計(jì)。與一般工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不同,煤礦開采是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程。隨著掘進(jìn)和回采的持續(xù)進(jìn)行,巷道的長(zhǎng)度發(fā)生了變化,現(xiàn)場(chǎng)傳感器設(shè)備的數(shù)量也隨著發(fā)生了先增后減的變化。煤礦數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中間件系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理,對(duì)變量進(jìn)行有序的創(chuàng)建和命名。通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,可以判斷出煤礦井下傳感器的狀態(tài),并將狀態(tài)實(shí)時(shí)地傳給上位機(jī),使監(jiān)控畫面能夠動(dòng)態(tài)地顯示煤礦巷道內(nèi)變化的全過程。目前,該系統(tǒng)已在山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)陽(yáng)城四候煤業(yè)有限公司和三元王莊煤業(yè)有限公司得到了應(yīng)用,并且該系統(tǒng)運(yùn)行情況良好。
【關(guān)鍵詞】：OPC 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè) 中間件 通信機(jī)制
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD76
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 OPC技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 煤礦井下數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13
• 1.3 本論文研究的主要內(nèi)容13-15
• 第二章 煤礦井下數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹15-23
• 2.1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的概述15-17
• 2.2 中間件介紹17
• 2.3 系統(tǒng)分析17-19
• 2.3.1 井下系統(tǒng)分析18
• 2.3.2 上位機(jī)系統(tǒng)分析18-19
• 2.4 煤礦井下數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹19-23
• 2.4.1 硬件部分介紹19-20
• 2.4.2 軟件部分介紹20-23
• 第三章 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中間件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)23-47
• 3.1 OPC規(guī)范分析23-24
• 3.2 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中間件系統(tǒng)的架構(gòu)24-26
• 3.3 OPC服務(wù)器中間件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)26-43
• 3.3.1 OPC服務(wù)器中間件整體流程的設(shè)計(jì)26-28
• 3.3.2 OPC服務(wù)器中間件的實(shí)現(xiàn)模式和相關(guān)技術(shù)28-30
• 3.3.3 中間件系統(tǒng)對(duì)象管理模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)30-36
• 3.3.4 中間件系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀寫模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)36-39
• 3.3.5 中間件系統(tǒng)地址空間模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)39-41
• 3.3.6 中間件系統(tǒng)多線程的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)41-43
• 3.4 硬件驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)43-44
• 3.5 中間件系統(tǒng)界面的設(shè)計(jì)44-47
• 第四章 OPC服務(wù)器中間件的通信設(shè)計(jì)47-75
• 4.1 現(xiàn)場(chǎng)通訊要求分析47-48
• 4.1.1 礦井現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際概況47-48
• 4.1.2 現(xiàn)場(chǎng)對(duì)通信的要求48
• 4.2 采集分站之間的通信設(shè)計(jì)48-51
• 4.3 基于TCP的總線協(xié)議設(shè)計(jì)51-57
• 4.3.1 通信機(jī)制的分析52-56
• 4.3.2 通信機(jī)制的設(shè)計(jì)56-57
• 4.4 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)數(shù)量交換的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)57-69
• 4.4.1 WinCC與OPC服務(wù)器中間件的數(shù)據(jù)交換模式58-59
• 4.4.2 基于數(shù)據(jù)數(shù)量不確定性的數(shù)據(jù)交換機(jī)制59-66
• 4.4.3 采集分站狀態(tài)判斷機(jī)制66-69
• 4.5 數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)69-75
• 4.5.1 中間件系統(tǒng)E-R圖的設(shè)計(jì)69
• 4.5.2 數(shù)據(jù)表的設(shè)計(jì)69-72
• 4.5.3 數(shù)據(jù)庫(kù)接口設(shè)計(jì)72-75
• 第五章 系統(tǒng)測(cè)試75-83
• 5.1 中間件與通信主站通信測(cè)試75-76
• 5.2 中間件與WinCC組態(tài)軟件的通信測(cè)試76-77
• 5.3 系統(tǒng)整體功能測(cè)試77-81
• 5.4 系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況81-83
• 第六章 總結(jié)與展望83-85
• 6.1 總結(jié)83-84
• 6.2 展望84-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 致謝89-91
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文91-93
• 攻讀碩士期間參與的項(xiàng)目93

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