热电厂蒸汽计量仪表远程监测系统应用研究

摘要

随着计算机和网络技术的发展，工业控制领域发生了深刻的技术变革，远程监控技术与网络技术紧密地结合起来，以太网技术在监控领域也得到了越来越多的应用。另一方面，嵌入式系统与以太网相结合应用于工业领域已成为一大趋势，其在自动化领域的应用前景被普遍看好。因此研究基于工业以太网的嵌入式数据监控技术具有极其重要的现实意义。
　　本文以大连金州热电厂蒸汽计量监控系统技术改造为背景，旨在建立可以解决旧系统中监控成本高、传输速度慢、效率低下以及可靠性不高等问题的新的监控系统。本文根据蒸汽计量监控软件的系统需求分析，对热电厂监控系统进行了详细设计，提出了以数据采集服务器为服务器端，以上位机接收软件为客户机端的客户机/服务器结构方案，同时提出了监控系统安全性的解决方案，并对网络连接、数据采集、数据存储和数据传输等问题作了着重的阐述。
　　在详细论述系统硬件构成之后，完成了以单片机W77E58为核心的数据采集软件实现和以AT24C512为核心的数据存储软件实现。将串口数据转化为以太网帧的过程是整个监控系统设计的难点，在详细了解TCP/IP协议的工作过程以及Socket编程原理后，本文详细的介绍了以ARM7为硬件平台、μC/OS-Ⅱ为软件平台、以太网芯片RTL8019AS为网络接口的嵌入式网络模块的设计过程，通过引入嵌入式TCP/IP协议栈，采用C语言编程最终实现了基于Socket技术的TCP通信。这种实现方案既满足了嵌入式设备运行网络协议的功能要求，又顺应了嵌入式系统采用32位微处理器及内置操作系统的发展趋势。
　　经过现场运行，本系统实现了蒸汽计量系统的远程监控，并且运行安全、可靠。

目录

热电厂蒸汽计量仪表远程监测系统应用研究

APPLICATION RESEARCH OF THERMAL-ELECTRIC PLANT STEAM MEASURING INSTRUMENTREMOTE SUPERVISION SYSTEM

摘 要

Abstract

绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 以太网技术研究现状

1.2.2 嵌入式监控系统的研究现状

1.3 本文内容安排

第2章 系统整体设计

2.1 系统整体设计

2.1.1 硬件设计

2.1.2 系统电源与时钟

2.2 网络接口设计

2.3 系统结构

2.3.1 C/S结构

2.3.2 B/S结构

2.3.3 两种结构比较

2.4 系统网络连接

2.5 本章小结

第3章 嵌入式监控系统实现

3.1 数据采集

3.2 数据存储

3.2.1 AT24C512的I2C总线设计

3.2.2 AT24C512的器件地址和数据地址选择

3.2.3 W77E58对AT24C512的读写操作

3.3 系统测试

3.4 本章小结

第4章 嵌入式网络模块软硬件平台搭建

4.1 网络模块硬件构成

4.2 RTL8019AS地址空间分配及与CPU接口

4.2.1 RTL8019AS内部结构

4.2.2 RTL8019AS内部RAM地址空间分配

4.2.3 RTL8019AS与CPU接口

4.3 RTL8019AS驱动程序

4.3.1 RTL8019AS初始化

4.3.2 以太网帧

4.3.3 RTL8019AS发送数据包

4.3.4 RTL8019AS接收数据包

4.4 网络模块软件平台搭建

4.4.1 嵌入式操作系统选择

4.4.2 操作系统移植条件

4.4.3 操作系统移植步骤

4.5 本章小结

第5章 嵌入式网络模块通信实现

5.1 系统启动代码设计

5.2 TCP/IP协议与嵌入式TCP/IP协议栈的实现

5.2.1 TCP/IP协议族

5.2.2 嵌入式TCP/IP协议栈的实现

5.3 基于Socket技术的TCP通信实现

5.3.1 TCP/IP协议工作过程

5.3.2 TCP连接的建立与关闭

5.3.3 Socket技术和常用API

5.3.4 基于Socket技术的网络通信实现

5.4 本章小结

附录1 数据采集服务器原理图

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致谢