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智慧云平台工控系统—基于STM32F4及移动端控制 物联网（The Internet of Things，简称IOT）是指通过 各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、 连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化 学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。本项目目的目的在于设计一套通过手机客户端远程控制可编程逻辑控制器的系统，通过手机端便可以轻松控制设备。实现了操作信息的远距离无线传输，增加了操作可编程逻辑控制器的便捷性。 本系统就是采用物联网为理念，通过新浪云平台作为媒介的新型工控系统。目前大多数的大型设备的故障诊断、固件升级是由人工去完成，其中很多设备的故障只是因为操作人员操作失误或软件故障引起的，并且维修过程中，因为无法事先判断设备的故障点，导致维修人员不得不来回奔波多次，这大大提高了企业的售后维护成本，并极大地降低了企业的生产效率和服务质量。因此大型设备的远程维护诊断被越来越多的厂商所重视。PLC的应用技术已经相当成熟，在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保、水处理及文化娱乐等各个行业。 如今，几乎所有的工业设施控制系统都有PLC的身影，PLC使用方便，编程简单，适应性强可靠性高，抗干扰能力强，并且用户可以在同一个局域网内，使用控制器操作PLC从而控制各种类型的机械设备或生产过程，但是这种操作方式对于距离有所制约，同一个局域网的覆盖面积有限，这大大限制了控制器所能控制PLC的距离，使得超远距离控制工业设备变的困难，因此如何打破距离限制，使得操作指令的传输可以随时随地的完成，成为一个亟待解决的问题。 随着网络技术的发展，互联网+、物联网等名词进入我们的生活，越来越多的云平台对民用开放，通过云平台来实现数据的云传输、云存储不仅方便快捷，而且不受到距离的限制，可以实现跨网的数据传输，近几年，成本低，性价比高的云平台也越来越多，例如新浪云，腾讯云等云端平台。 因此，如何实现工控系统的远距离无线控制，将控制端转移至如今已经广大普及的智能手机上显得尤为重要，并且此系统也迎合了即将到来的工业4.0时代的需求。 一、研究目标 1、通过高速单片机与云平台的连接，进行WiFi模块收发信息的解析，获取PLC实时运行状态及各种运行参数。云平台采用PHP、HTML、Java等语言配置，使用MySQL数据库技术，通过http及TCP/IP 网络协议，单片机和手机端APP均采用云平台提供的端口进行接收和发送信息。 2、手机端APP拟采用Java等编程语言编写，实际操作中选择更适合该项目的程序并完成该客户端。 3、PLC等工业设备的控制端大多采用串口通信协议，单片机发出的指令将通过该协议将数据发送至PLC端。 二、项目内容 1、实现单片机和手机客户端与云平台的双向通信，保证通信的稳定和安全。 2、用户通过移动手机客户端的交互界面获取当前指令，发送指令数据至云平台，同时可以读取云平台存储的设备实时参数，监测设备的工作状态。 3、单片机读取云平台的指令数据，并通过串口发送至工控设备端实现对于设备的控制，获取设备实时参数，传送回云平台实时存储。 图2-1硬件技术图 三、系统结构原理介绍 1．MCU MCU是该系统的核心，主要完成不同信息的采集，进而实现不同的处理。 第一，通过TCP/IP、http协议连接云平台，从云平台获取手机端发出的数据并对PLC发出控制指令。 第二，通过云平台实时与手机客户端进行通信，获取运行状态。 。 本项目拟用STM32F4系列单片机作为MCU ，若发现STM32F4不能胜任此任务，将会采用性能更好的单片机。 2.云平台 如今新浪云、腾讯云等各大云平台都开放了很多的管理权限给用户使用，用户申请后即可以使用，并且提供端口使得用户的使用与信息处理变的更为方便快捷，目前准备拟先使用新浪云平台，具体云平台的选择会根据制作中对于硬件的适应性来决定。 3.无线WiFi模块 无线模块是本系统的关键部分。主要负责为工控设备端提供云连接通道，实现数据的读写，将信息从设备迅速上传给手机客户端。Esp8266是一款低功耗、高集成度的 WiFi芯片，仅需 7 个外围元器件，并且拥有超宽的温度适应性，同时也是目前广泛使用和性价比极高的大众WiFi模块，采用Esp8266可以实现与云平台的稳定连接，也可以实现较为稳定的双向数据传输。 4.手机客户端 本客户端主要由JAVA与AndroidStudio编写而成，通过网络端口连接至云平台，制作出的人机交互界面可以实现对云平台发送数据和接受数据，从而实现对于PLC端的控制和实时状态的获取。 5.串口通信 现代工厂设备与上位机大多兼容串口通信的连接的方式，其中常用的通信协议包括RS-232和RS-485。RS-232（ANSI/EIA-232标准）是IBM-PC及其兼容机上的串行连接标准。其可以接工业仪器仪表。用于驱动和连线的改进，实际应用中RS-232的传输长度或者速度常常超过标准的值。RS-232大多用于单点近距离数据传输，而RS-485可以实现远距离多点数据传输。 图3-1软件技术路线图 四、总结 物联网的应用领域涉及到方方面面，在工业、农业、环境、交通、物流、安保等基础设施领域的应用，有效的推动了这些方面的智能化发展，使得有限的资源更加合理的使用分配，从而提高了行业效率、效益。 在家居、医疗健康、教育、金融与服务业、旅游业等与生活息息相关的领域的应用，从服务范围、服务方式到服务的质量等方面都有了极大的改进，大大的提高了人们的生活质量; 在涉及国防军事领域方面，虽然还处在研究探索阶段，但物联网应用带来的影响也不可小觑，大到卫星、导弹、飞机、潜艇等装备系统，小到单兵作战装备，物联网技术的嵌入有效提升了军事智能化、信息化、精准化，极大提升了军事战斗力，是未来军事变革的关键。 智慧云平台系统可以将距离缩短，将效率提高，使得操作更加简便快捷，安全系数更高，节约了时间与成本，这使得未来的前景具有很大的潜力，未来，在顺应物联网的潮流之下会有更加鲜明的作用。 本文来源：https://www.dywdw.cn/7114cdb1743231126edb6f1aff00bed5b8f373c2.html
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2022-07-13
