基于信息物联的智能电能表生产数据采集与处理系统研制

摘要

当今制造业面临着来自日益复杂的产品多样化和客户个性化的诸多需求的巨大压力，必须加强现代制造业信息系统的建设，而制造型企业的信息系统的建设最重要的是面向车间生产管理和实时调度执行的制造执行系统的建设。
　　现场数据采集及处理系统是制造执行系统的重要核心组成部分，是联系底层控制系统与制造执行系统的枢纽。众所周知，生产加工过程中充斥着大量数据，如何收集并高效分析利用这些数据使之为提高生产效率之所用是大多数制造型企业急需解决的核心问题之一，因此在高度动态车间现场实现实时数据采集与处理是制造型企业信息系统建设中非常重要的环节。
　　针对此关键问题，本文探讨了利用信息物联技术实现现场数据采集及处理系统并将其应用在智能电能表生产过程中的校表工序，设计了一种嵌入式校表现场数据采集及处理实现方案，并且在设计方案的基础上选取安全高效的技术手段进行了实现。首先从功能需求出发进行了系统的总体设计，选择合理的软硬件实施方案，根据模块化的设计理念和硬件实施方案，高效地实现了硬件系统，随后进行了系统的算法分析，根据算法分析和软件实施方案实现了软件系统，通过软硬件结合完成整个系统的实现。
　　本文基于信息物联技术，实现了一种嵌入式校表现场数据采集及处理系统，既创新了现有的校表方式，又高效的完成了校表现场数据的采集与处理工作，通过结合自动化控制底层实时收集现场数据并对收集到的数据及时进行分析处理并上传至后台数据库实现信息共享，信息共享可发挥生产执行各部门之间的协同办公能力，提高执行效率，使得人力资源和生产资源利用效率达到最优化，提高了企业的自动化和信息化水平。

目录

声明

摘要

缩写词

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 制造执行系统概述

1．3 制造执行系统发展历程

1．4 制造执行系统国内外研究现状与发展趋势

1．5 信息物联技术概述

1．6 现场数据采集与处理系统实施的意义

1．7 本文研究的主要内容

第2章 嵌入式校表现场数据采集及处理系统总体设计

2．1 系统设计功能需求分析

2．2 系统架构分析

2．2．1 硬件系统的架构分析

2．2．2 软件系统的架构分析

2．3 MCU的选择

2．4 串口扩展芯片的选择

2．5 通信规约的选择

2．6 开发平台的选择

2．6．1 下位机开发平台的选择

2．6．2 上位机开发平台的选择

2．7 本章小结

第3章 嵌入式校表现场数据采集及处理系统硬件实现

3．1 硬件系统总体实现

3．2 硬件系统分模块实现

3．2．1 电源模块

3．2．2 上位机通信电路

3．2．3 EEPROM电路

3．2．4 JTAG接口电路

3．2．5 串口扩展电路

3．2．6 RS485串行电路

3．2．7 下位机地址识别电路

3．3 本章小结

第4章 嵌入式校表现场数据采集及处理系统算法分析

4．1 单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209G功能简介

4．2 RN8209G功率及电压电流折算公式

4．3 RN8209G有功功率及有效值计算框图

4．4 RN8209G校表算法

4．4．1 参数设置方法

4．4．2 100％Ib PF=1校表算法

4．4．3 100％Ib PF=0．5校表算法

4．4．4 5％Ib PF=1．0校表算法

4．4．5 电流有效值offset补偿校正算法

4．5 本章小结

第5章 嵌入式校表现场数据采集及处理系统软件实现

5．1 软件系统总体实现

5．2 软件系统初始化

5．2．1 系统时钟初始化及延时函数初始化

5．2．2 串口初始化

5．2．3 独立看门狗初始化

5．2．4 定时器初始化

5．2．5 SPI初始化

5．2．6 模拟ⅡC初始化

5．2．7 SC161S752寄存器初始化

5．3 中断服务实现

5．4 主程序实现

5．5 上位机软件实现

5．6 本章小结

第6章 工作总结与展望

6．1 工作总结

6．2 工作展望

附录：嵌入式校表现场数据采集及处理系统硬件电路与安装现场

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文与专利