基于嵌入式WEB的工業(yè)洗衣機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)近年來的不斷發(fā)展，機(jī)電設(shè)備融入互連網(wǎng)，并對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控得到了廣泛應(yīng)用。基于嵌入式WEB的遠(yuǎn)程監(jiān)控是在傳統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的基礎(chǔ)上又融合了Web和嵌入式技術(shù)，可提供比傳統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控為的功能，將成為今后遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的主流方向。Web技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的不足，致使運(yùn)用Web技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，已經(jīng)越來越多地成為設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)不可或缺的一部分。嵌入式設(shè)備的Web服務(wù)為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、診斷和維護(hù)開辟了一個(gè)新的領(lǐng)域。
　　 基于嵌入式Web的工業(yè)洗衣機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控模型
　　 基于嵌入式Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控思想是在機(jī)電設(shè)備中實(shí)現(xiàn)HTTP 服務(wù)，將其轉(zhuǎn)化成Web Server嵌入到被控設(shè)備中，為Internet或局域網(wǎng)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(shí)現(xiàn)對(duì)接入到網(wǎng)絡(luò)中各種設(shè)備的統(tǒng)一管理。用戶可以通過現(xiàn)有的公共通信網(wǎng)絡(luò)，不受地域限制，使用標(biāo)準(zhǔn)的Web瀏覽器作為接口直接訪問機(jī)電設(shè)備上的Web服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控、診斷與維護(hù)。


圖1：基于嵌入式WEB 的工業(yè)洗衣機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控的總體結(jié)構(gòu)圖

　　一般工業(yè)洗衣機(jī)的基本功能有：人機(jī)接口、電機(jī)控制、閥控制、洗衣機(jī)狀態(tài)、溫度和水位。要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程故障診斷，洗衣機(jī)還應(yīng)具有網(wǎng)絡(luò)功能。要實(shí)現(xiàn)智能控制，即在洗滌過程中控制器能根據(jù)洗滌物的多少、臟污程度和臟污性質(zhì)自動(dòng)給出佳洗滌方案，這就要求洗衣機(jī)具有渾濁度和布質(zhì)布量功能。通過上述分析，要實(shí)現(xiàn)工業(yè)洗衣機(jī)的基本功能以及智能化和網(wǎng)絡(luò)化，嵌入式系統(tǒng)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(shù)字量輸出、8路數(shù)字量輸入（兩個(gè)可作為中斷源）及Ethernet接口，基于嵌入式WEB的工業(yè)洗衣機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1。
　　 硬件設(shè)計(jì)
　　 隨著嵌入式微處理器的發(fā)展，出現(xiàn)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(jià)格低廉，而且功耗低、處理速度快，應(yīng)用前景廣泛，比較適合遠(yuǎn)程監(jiān)控需求。在工業(yè)洗衣機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控的系統(tǒng)中選用韓國(guó)現(xiàn)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(nèi)集成了ARM7TDMI CPU核，存儲(chǔ)器管理單元（MMU），8KB的高速緩沖存儲(chǔ)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(biāo)、LED指示燈、LAN、CAN、USB、RS-232、RS-485、紅外、24路繼電器輸出、10路數(shù)字量輸入、3路模擬量輸入和2路PWM輸出。為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，系統(tǒng)底層網(wǎng)絡(luò)接口芯片采用CS8900A及外圍電路實(shí)現(xiàn),本系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)接口芯片CS8900A工作于16位模式。工業(yè)洗衣機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控智能控制系統(tǒng)硬件框圖如圖2。


圖2：工業(yè)洗衣機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控智能控制系統(tǒng)硬件框圖

　　軟件設(shè)計(jì)
　　 軟件設(shè)計(jì)的核心工作是在上述硬件平臺(tái)上建立嵌入式WEB服務(wù)器,實(shí)時(shí)響應(yīng)用戶的請(qǐng)求。除此之外還要實(shí)現(xiàn)工業(yè)洗衣機(jī)的智能控制。工業(yè)洗衣機(jī)系統(tǒng)需要進(jìn)行多個(gè)參數(shù)的，需要使用多個(gè)傳感器，每一個(gè)傳感器的參數(shù)和數(shù)據(jù)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(tǒng)中各功能模塊關(guān)系復(fù)雜，任務(wù)多，而且各種需求間有并發(fā)關(guān)系。另外，還有網(wǎng)絡(luò)功能。因此有必要引入嵌入式操作系統(tǒng)。本系統(tǒng)選用μC/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)，它是一個(gè)多任務(wù)強(qiáng)實(shí)時(shí)的開源操作系統(tǒng)，經(jīng)裁減、移植與補(bǔ)充后形成工業(yè)洗衣機(jī)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議TCP/IP采用源碼公開的1wIP協(xié)議棧，并針對(duì)具體需求進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。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(yè)洗衣機(jī)智能控制器軟件由四部分組成：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II、硬件驅(qū)動(dòng)程序、API函數(shù)和應(yīng)用程序。具體結(jié)構(gòu)如圖3：

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