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基于物联网与云平台的PET反应釜远程监控系统

更新时间：2019-12-24 10:56:08 大小：1002K 上传用户：xiaohei1810查看TA发布的资源 标签：物联网远程监控系统统 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

以PET反应釜监控系统为背景,设计并实现了基于物联网与云平台的远程工业监控系统.利用移动互联网技术,实现了让用户通过移动客户端对P ET反应釜的状态进行远程监控,以便于对反应釜各项参数实时了解.实际测试表明:该监控系统运行稳定,达到了远程通信安全、即时的要求.

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２０１６年  
第 １２期  
２０１６  
Ｎｏ.１２  
仪 表 技 术 与 传 感 器  
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ  
基 于物 联网 与云 平台 的 PET 反 应 釜 远 程 监 控 系 统  
王华强，徐秋田  
（合肥工业大学电气与自动化工程学院，安徽合肥 230009）  
摘要：以 ＰＥＴ 反应釜监控系统为背景，设计并实现了基于物联网与云平台的远程工业监控系统。  
利用移动互联网技术，实现了让用户通过移动客户端对 ＰＥＴ 反应釜的状态进行远程监控，以便于对反  
应釜各项参数实时了解。实际测试表明：该监控系统运行稳定，达到了远程通信安全、即时的要求。  
关键词：远程控制系统；聚对苯二甲酸乙二酯；反应釜；物联网；云平台  
中图分类号：ＴＰ２３  
文献标识码：Ａ  
文章编号：１００２－１８４１（２０１６）１２－００７９－０４  
Remote Monitoring System of PET Reactor  
Based on Internet of Things and Cloud Platform  
ＷＡＮＧ Ｈｕａ-ｑｉａｎｇ，ＸＵ Ｑｉｕ-ｔｉａｎ  
（School of Electric Engineering and Automation，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China）  
Abstract：Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｏｆ ＰＥＴ ｒｅａｃｔｏｒ ｐｒｏｓｅｃｕｔｅｄ ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ａ ｒｅｍｏｔｅ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｍｏｎｉｔｏ -  
ｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎｄ ｃｌｏｕｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ ．Ｍｏｂｉｌｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｌｌｏｗｓ ｕｓｅｒｓ ｔｏ ｒｅｍｏｔｅ ｍｏｎｉｔｏｒ ｔｈｅ ｓｔａｔｅ ｏｆ ＰＥＴ ｒｅａｃ -  
ｔｏｒ ｂｙ ｍｏｂｉｌｅ ｃｌｉｅｎｔ．Ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｍａｋｅｓ ｉｔ ｅａｓｙ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｖｅｓｓｅｌ ｉｎ ｒｅａｌ -ｔｉｍｅ．Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  
ｔｅｓｔｓ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｓｔａｂｌｅ ，ｒｅａｃｈｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｒｅａｌ -ｔｉｍｅ．  
Keywords：ｒｅｍｏｔｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ＰＥＴ；ｒｅａｃｔｏｒ；ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ；ｃｌｏｕｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ  
0
引言  
随着社会的发展，物联网技术和云计算已经成为  
比例，在反应釜中搅拌反应生成［３］。ＰＥＴ 反应釜监控  
系统结构如图 １所示。  
了当前的热门话题。相关技术的应用也越来越广泛，  
如目前已经出现的各种智能设备、智能家居等。然  
而，目前大部分工业控制系统仍采用上位机（ＰＣ 机）  
和下位机（ＰＬＣ）协同工作的模式［１］。该架构既利用  
了 ＰＬＣ 的可靠性，也利用了 ＰＣ 机的数据管理能力和  
人机交互优势。其中组态软件是连接上位机和下位机  
的纽带，尽管部分组态软件近年来已提供了远程访问的  
方式，但仅限于 ＩＥ 和 ＷｉｎＣＥ 平台，对移动设备支持不  
够［２］，不便于技术人员对于生产现场状况的实时了解 。  
针对上述问题，本文以 ＰＥＴ 反应釜监控系统为背  
景，设计并实现了基于物联网与 Ａｙｌａ 云平台的 ＰＥＴ  
反应釜远程监控系统，用户可以在移动客户端上对  
ＰＥＴ 反应釜的状态进行远程监控，实时了解生产现场  
的基本情况，为生产带来很大的便捷。  
图 1 PET 反应釜监控系统结构  
该系统基于组态王软件的监控画面如图 ２所示。  
画面中可以显示出操作系统的操作模式（手动／自  
动）、物料阀门开闭情况、电机电流、反应釜温度、导热  
油温度、故障状态等信息。  
1
系统的总体结构及设计  
1．1 PET 反应釜监控系统  
ＰＥＴ（聚对苯二甲酸乙二酯），是聚酯工业中的一  
种重要化学原料。本 ＰＥＴ 由 ６种不同原料按照不同  
图 2 组态王 PET 反应釜监控画面  
万方数据  
收稿日期：２０１６－０３－１６  
８０  
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ  
Ｄｅｃ.２０１６  
1．2 远程监控系统结构  
高性低功耗单片机，具有丰富的片上资源［６］。该单片  
机对外提供了一个 ＵＡＲＴ 接口，通过该接口与外部被  
控设备进行通信，实现数据交换和处理功能。该接口  
具有全双工通讯功能，既可以下发协议给被控设备，  
使其执行相应的功能，也可以接收被控设备上传的状  
本文中设计的远程监控系统主要包括 ＰＥＴ 反应  
釜控制系统、云平台、嵌入式通讯模块以及 Ａｎｄｒｏｉｄ 手  
机客户端。系统的总体结构示意图如图 ３所示。  
－－ －  
态，并进行解析，然后发送给 ＷＭ Ｎ ＢＭ ０９Ａ 模块。  
数据处理单元的功能主要包括协议解析、数据包封  
装、数据包拆包、版本号管理、定时预约信息处理等；  
这些功能性的函数均为 Ａｙｌａ 做好并提供给开发者使  
用，这样就降低了开发门槛，能够使开发者迅速实现  
物联网设备的开发，提升了开发效率。  
图 3 远程监控系统总体结构  
其中本系统的硬件核心是嵌入式通讯模块。它是  
反应釜控制系统与云平台进行信息交互的桥梁。该  
嵌入式模块由一个专用可编程 ＡＲＭ ＭＣＵ 和一个片上  
ＷｉＦｉ 模块组成。通过对其进行设置，可以连接到路由  
器等网关设备。该模块的特点为体积小、灵活性强、  
可以与任何微控制器（ＭＣＵ）配合使用。在本系统中  
该模块的作用主要有 ２个：一是接收反应釜控制系统  
传来的设备的工作状态信息，并实时转发给云平台；二  
是接收云端发送的来自手机客户端的控制指令 ，并对协  
议解析和重组，后转发给控制系统。Ａｙｌａ 云平台提供了  
丰富的应用程序编程接口，方便开发手机应用程序。本  
设计采用目前开放的广泛流行的基于 Ｌｉｎｕｘ 内核的  
Ａｎｄｒｏｉｄ开发平台［４］对移动控制终端进行开发设计。  
２．１．２ 数据传送模块  
该模块主要基于 Ｂｒｏａｄｃｏｍ ４３３６２无线 ＷｉＦｉ 芯片  
和 ＳＴＭ３２Ｆ２０５ＲＧＹ６微处理器。其主要功能是与路由  
器连接，使通讯模块能够连接到云服务器，从而进行  
信息交互。它支持通用的 ＳＰＩ，ＵＡＲＴ，ＵＳＢ 通信接口，  
通过无线局域网连接到服务器进行数据交换。其支持  
的最大带宽为 ６５Ｍｂｉｔ／ｓ，内置 ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂ／ｇ 协议以  
及 ８０２．１１ｎ 协议。  
2．2 系统通讯协议的设计  
基于 Ａｙｌａ 云平台的 ＰＥＴ 反应釜远程监控系统协  
议主要包含 ３部分，分别是反应釜与嵌入式通讯模块  
之间的 ＵＡＲＴ 协议、手机 ＡＰＰ 与云平台之间的 ＨＴＴＰ  
协议、嵌入式通讯模块与云平台之间的 ＨＴＴＰ 协议，本  
文只对反应釜与嵌入式通讯模块之间的 ＵＡＲＴ 协议  
加以说明。  
2
系统硬件设计  
2．1 嵌入式通讯模块的硬件结构组成  
本系统的硬件核心嵌入式通讯模块主要由 ２部分  
构成，第一部分是以 ＳＴＭ３２Ｆ１００ＢＶ 单片机为核心的  
－－ －  
数据处理模块，第二部分是以 ＷＭ Ｎ ＢＭ ０９Ａ 片上  
嵌入式通讯模块与反应釜之间通讯协议包含帧  
头、帧长度、功能码、数据域、ＣＲＣ 校验共 ５部分［７］，具  
ＷｉＦｉ 模块为核心的数据传送模块。它是基于（嵌入式  
无线互联设备）ＷＩＣＥＤ （ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ  
ｆｏｒ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｄｅｖｉｃｅｓ）的无线连接平台，利用该模块可  
以将反应釜控制系统接入云服务［５］。其内部结构如  
图 ４所示。  
体协议内容如表 １所示。  
表 1 反应釜接受信息协议  
字节  
取值  
协议说明  
１
０ｘＡＡ  
帧头  
２
０ｘ０８  
帧长度  
３
０ｘ００－０ｘＦＦ  
０ｘ００－０ｘ６３  
０ｘ００－０ｘ６３  
０ｘ００－０ｘ６３  
０ｘ００－０ｘ６３  
０ｘ００－０ｘ６３  
—
功能码  
４
反应釜温度  
导热油温度  
电机电流  
泵故障  
５
６
７
８
电机故障  
预留字节  
前 ２４字节校验  
９～２４  
２５  
图 4 嵌入式通讯模块内部结构  
ＣＲＣ 校验  
２．１．１ 数据处理模块  
其中第 ３字节代表命令模式，而命令模式只有手  
动和自动两种。状态反馈字节 ０ｘＦＦ 为传递作错误标  
ＴＭ  
－
ＳＴＭ３２Ｆ１００ＢＶ 是基于 ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ  
Ｍ３内核的  
万方数据  

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