基于以太网的实时数据同步采集系统

摘要

在分布式控制系统中,为了实现故障的快速排查、生产过程的监控和工艺数据的实时记录,需要建立一套快速的数据采集、监控、记录和分析系统。本课题就是针对该系统中数据的同步采集和实时传输问题而设计,通过对同步误差分析和实时数据传输研究提出有效的解决方法。本文首先介绍了现代计算机网络的原理体系结构,重点介绍了目前世界通用的TCP/IP协议体系中的一些主要协议,并通过对比分析各层协议的主要功能及特点,设计了分布式数据采集网络系统,研究了以太网通信中数据的同步采集和实时传输问题。本文采用VC++作为开发平台,利用UDP网络协议的广播功能实现了采集命令的同步发送,减小了由于调用不同进程执行之间时间的差异,通过PC主机定时向各下位机广播发送一个带主机时间标示的采集命令,校正各下位机的系统时间,达到减小积累同步误差的目的。通过监控网络负载,分析捕获的数据包内容,降低网络负载等方式实现数据的实时传输。最后,通过实验测试了同步误差和实时性。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题的目的、背景及意义

1.1.1 网络通信技术的发展

1.1.2 国内外研究现状

1.2 课题研究的内容

2 现代网络通信技术

2.1 概述

2.2 计算机网络体系结构

2.2.1 OSI参考模型

2.2.2 TCP/IP体系结构

2.3 以太网的简介

2.3.1 以太网的发展和现状

2.3.2 工业以太网

2.4 本章小结

3 系统的软件设计

3.1 网络系统结构

3.1.1 现代网络检测系统结构

3.1.2 分布式检测网络系统结构

3.2 网络通信设计及功能模块

3.2.1 网络系统硬件构成

3.2.2 Visual C++的网络编程

3.2.3 套接字(SOCKET)简介

3.2.4 下位机模块

3.2.5 界面显示模块

3.2.6 网络通信实现模块

3.2.7 网络负载监控模块

3.3 本章小结

4 同步和实时传输研究

4.1 数据采集系统的同步性和实时性要求

4.2 同步误差分析

4.2.1 初始同步误差分析

4.2.2 长时间累积误差分析

4.3 采集数据的实时传输

4.3.1 监控网络负载,分析捕获的数据包

4.4 本章小结

5 实验

5.1 串口通信

5.2 同步误差测试

5.3 实时性测试分析

5.4 本章小结

6 总结和展望

致谢

参考文献