面向过程监控的嵌入式以太网Web技术研究

【摘要】：随着以太网已发展成为目前应用最为广泛的局域网,它与嵌入式Internet相结合应用于工业控制领域也已成为监控系统最新的发展趋势。嵌入式Internet技术改变了以往监控系统的体系结构,满足了现代监控系统对可扩展性、分布性、实时性的要求。该项技术的研究有着广阔的应用前景。 本文围绕两项关键技术展开研究工作,即嵌入式设备的网络接入技术和组建基于局域网式以太网的分布式监控技术。首先,在分析和总结已有的工业监控系统的基础上,提出了一种基于以太网测控网关的嵌入式Web Server监控系统的总体方案设计和拓扑结构。其次,本文对Nut/OS操作系统中的TCP/IP协议栈Nut/Net进行了较深入的分析,对协议栈进行合理地简化和压缩,并以应用层HTTP协议和公共网关接口CGI技术为基础,利用Socket机制构建了三个功能模块来支持Web Server的实现,包括WebServer参数设置模块、RS232通讯模块和串口设备开关量/模拟量监控模块。 在数控设备上内嵌一个通信控制器,车间内部可构建一个局域网式监控系统。通过对数控设备加工时的模拟量和开关量进行采集,Web Server便可监测到数控设备的状态,并能够实现对设备的控制。此方案中的以太网测控网关即为通信控制器。其硬件部分主要由8位单片机和RTL8019AS网卡芯片构成,软件部分使用了Nut/OS实时操作系统的开源TCP/IP协议栈。 本文详细阐述了所设计方案的硬件原理和软件实现机理,利用该方法解决了车间数控设备构建局域网问题,为嵌入式以太网Web技术在监控领域的广泛应用作了有益的探索。