苟剑[1]2002年在《基于Linux的工业控制计算机测控系统的运用与研究》文中进行了进一步梳理实时操作系统在实时测控系统中有着举足轻重的地位和作用，一个实时系统能否达到预期的目的和效果往往取决于实时操作系统性能的优劣。而实时操作系统中的关键技术仅仅被世界上为数不多的几个大公司所掌握。Linux的出现给我们改变这种处处受制于人的局面带来了希望。在这种背景下，本文论述了作者在硕士学位论文工作期间将Linux运用于IPC测控系统所做的研究工作，主要的工作围绕着提高Linux操作系统的实时性展开。Linux是一个主要为工作站而设计的操作系统，其进程调度机制设计的出发点是优化一般情况；因此，要将其运用于实时测控系统，必须对它进行实时化改造。一般说来，有两种途径来实现Linux的实时化改造，第一种方法是通过POSIX(the "Portable Operating System Interface")方法，另一种方法是通过底层编程的方法实现。前者把具有实时处理能力的POSIX.1b函数移植到Linux上来，实现起来难度较大，其前景不被看好；后者遵循着这样的原则：尽量减少对Linux内核的修改，在Linux内核中影响实时性能的地方进行改进或增加控制从而实现Linux的实时化。现有的Linux实时化成果中从RTLinux、KURT到RTAI都采用的是通过底层编程的方法来实现。本课题也同样采用了这种方法，在学习现有的Linux实时化成果的基础上，提出了一种新的实时化方案。这种新的实时化方案利用了RTLinux的双内核体系结构和中断虚拟机技术，将标准Linux进程作为实时内核的一个优先级最低的任务进行调度；同时还利用了KURT中UTIME软件包将定时/计数器8254置为One-shot工作模式，从而既提高了操作系统的时钟频率，又解决了CPU额外负担过重的问题。本课题将这二者有机的结合在了一起，与用户根据实际系统而设计的调度器一道构成了实时内核。另外，本课题还提出了实时内核与标准Linux各自采用一个时钟源的思想；并对8254工作于One-shot模式时对应的初值置入算法进行了研究，这对实际运用有着一定的指导意义。最后，作为Linux在IPC测控系统中的具体运用，也作为方案的验证，运用课题中所设计的调度器完成了对一套具体IPC测控系统中的若干任务的调度。
孙雪蕾[2]2010年在《基于ARM9的生物发酵过程数字控制系统研究》文中研究表明随着科学技术的发展,生物发酵拥有广阔的发展前景。近年来,生物发酵技术和发酵装置作为生物技术产业化的基础,已得到了人们的广泛关注。发酵过程本身复杂,控制难度很大。同时随着生产技术的进步,对过程控制的精度要求也越来越高。因此,开发适用于工业级的生物发酵控制系统,减少生产成本,增加产量,提高产品的质量,具有重要的现实意义。本文根据生物发酵的流程特点和当今国内市场的切实需要,在总结国内外相关研究的基础上,针对非线性、时变、大滞后的发酵过程,将先进的控制技术应用到生物发酵控制系统中。生物发酵过程中,发酵液的温度、溶解氧浓度、补料量是非常重要的参数,既影响细胞的生长也影响产物的形成。对于不同发酵对象及不同容量的发酵罐,温度的变化比较大,为了实现系统的通用性,应用模糊PID算法对温度进行控制。对于生物发酵过程,精确的溶解氧浓度和补料控制的数学模型很难建立,传统的控制方法很难在溶氧控制系统和补料控制系统中达到好的效果,引入模糊神经网络控制,将模糊控制理论的逻辑推理技术和神经网络的自学习能力有机结合起来。并将改进的模糊神经网络应用于青霉素发酵过程中,实现溶氧和补料系统的优化控制。系统在硬件设计上采用ARM9微处理S3C2410A作为主控制器,提高了系统的运行速度和数据处理能力,并根据系统所要实现的功能,设计了硬件模块进行数据采集和远程监控。为满足生物发酵过程监控的实时性和处理复杂多任务的需要,构建嵌入式Linux软件平台,并在这个平台下实现生物发酵参数的实时采集和控制。在系统中嵌入Internet,通过Internet在Windows环境下实现远程监控。在客户机的Windows环境下搭建Java开发环境,利用Java Applet技术访问SQL数据库,实现控制系统的实时监控。本文的工作重点包括:主要参数测量与控制、补料控制、系统的总体设计、嵌入式系统设计、应用程序设计以及通信设计。本发酵过程数字控制系统对发酵过程进行实时监控、优化操作,不仅能避免人工操作的不确定因素,提高自动化水平,而且能够对发酵过程中主要参数进行有效控制,实现智能补料和远程控制,具有重要的现实意义。
王海勇[3]2011年在《基于嵌入式Linux串口专用交换机的设计》文中提出本设计基于汽车检测线系统的通信模块而产生，解决了传统的RS-232C串行通信在连接多个设备时必需在PC机上加多串口卡，且要实现数目众多的智能仪器设备与远端主机之间的通信，串行通信在长距离传输时数据的传输速率及数据可靠性将大大下降，并且基于RS-232C的串行通信组网将会变得非常复杂。本文开发了一个基于ARM9和Linux操作系统的嵌入式串口专用交换机设备，该设备可以使现有的智能仪器拥有联网功能，实现了数据的长距离传输、远程数据的采集与控制等功能。本系统能够接收来自8路串行端口的数据并进行数据的存储、处理、转换使之成为可在网络中传输的以太网数据包；同样也可以接收来自以太网的数据包并进行数据的解包、分析、格式的转换与判断，然后发往指定的串行端口。实现了串行终端数据与TCP/IP网络数据的双向透明传输。本文研究内容包括：1.分析了嵌入式串口专用交换机设计需实现的目标，制定了详细的系统设计方案。选用了叁星公司的S3C2440A作为微处理器及嵌入式Linux系统作为本设计操作系统。2.硬件电路设计。首先描述了硬件设计的总体方案，然后将系统硬件划分为处理器模块电路设计、以太网接口模块电路设计、串口扩展模块电路设计、通信隔离模块电路设计四大部分，详细阐述了设计过程。3.嵌入式系统的构建。包括Uboot移植、Linux操作系统的移植、根文件系统的制作及设备驱动程序的开发、着重的介绍了设备驱动程序的开发。最终构建完成了嵌入式串口专用交换机专用平台，为应用程序的运行与调试提供了必要的环境。4.软件的设计。在Linux平台下利用多线程网络程序设计，设计了嵌入式串口专用交换机服务器端程序。并在Windows平台利用Socket网络编程设计了客户端的API函数，可方便用户进行二次开发。
韦建成[4]2005年在《基于LINUX操作系统的分布式实时测控系统的研究》文中研究表明以工业PC 为硬件平台、PC 操作系统为软件平台开发测控系统是当前工业实时测控系统的一个重要的研究方向。DOS 和WINDOWS 是PC 上的主流操作系统,但是DOS 和WINDOWS 在解决实时多任务的实现问题上存在着许多缺点;商业实时操作系统,虽然性能较好,但是价格昂贵,源代码保密,对实时系统开发带来很多不便。自由软件Linux 操作系统的出现提供了改变这种局面的契机。本文论述了作者在硕士学位论文工作期间将Linux 引入工业PC 实时测控系统所作的研究工作,主要是围绕着解决测控系统的实时性和多任务来展开。其主要工作及结论如下:论文首先分析了Linux 内核实时性,总结出了其在实时应用的5 个缺点;研究了目前国际上对Linux 进行实时化改造的两种方法:内部改造技术和外部改造技术的原理,并分析比较了用这两种方法改造的实时Linux 的性能。RTLinux 是对标准Linux 通过外部改造技术进行实时性改造得到的。论文对RTLinux 的实现原理进行了深入的剖析,研究了RTLinux 的几个关键技术:中断模拟器、实时任务调度、实时时钟和进程间通信机制等,并对RTLinux 进行了中断延迟测试和调度精度测试,测试结果表明,RTLinux 达到了硬实时应用的要求;同时分析研究了RTLinux 的编程接口及其在实时应用中的软件设计原则。成功地将RTLinux 应用于一套实际的工业实时测控系统中,完成了该实时测控系统的硬件构建和软件编制。RTLinux 在应用中将系统分为实时任务和非实时任务。由于RTLinux 具有很高的定时精度,所以把实时任务设置为周期任务,采用RM 调度算法进行调度,完成数据采集、处理和输出;非实时任务为Linux 用户空间程序,完成数据存储、显示和管理等功能。分析研究了RM 调度算法及其可调度性判定定理,并利用RM 调度算法设计出测试程序,成功地对基于RTLinux 的实时测控系统进行可调度性和实时性分析与测试,测试结果达到了令人满意的要求。分析了Linux 下的串行通信机制,构建了一个基于RS-485 的小型分布式监控系统。监控系统实现了用户管理、历史报警、状态显示、历史曲线、打印功能。研究表明:将Linux 引入工业测控领域是可行的,基于RTLinux 的实时测控系统在实时性能上完全得到保证。由于RTLinux 中的实时任务可以利用所有的Linux 功能,所以使得测控系统在功能上有很好的发展基础。
苏姗姗[5]2012年在《基于ARM的燃气采暖热水炉耐久性试验台》文中提出耐久性（寿命）是燃气采暖热水炉的重要性能指标，是可靠性评估的重要内容，通过记录产品的寿命参数，能及早的发现产品的薄弱环节，为产品设计、制造、工艺的改进及维修优化指明了方向。本文以此为背景，针对燃气采暖热水炉使用过程中寿命参数的特点，研究了耐久性试验相关理论和技术，并在此基础上研制了一套基于ARM和工控机的燃气采暖热水炉耐久性测试系统。文章首先研究了可靠性试验的方法，制定出燃气采暖热水炉的耐久性试验方案，然后根据该试验方案设计了一套寿命测试系统。该寿命测试系统分为叁个层次：监控与数据管理中心，通讯层，采集执行层。带有人机交互界面的工控机不仅是系统的监控中心，同时也是整个系统的数据管理中心，并带有简单的专家系统；采集执行层包括数据采集器、传感器、电磁阀、流量开关等，其中基于ARM的嵌入式数据采集器的软硬件设计是本层的中心；通信层由交换机、双绞线组成，基于TCP Socket通讯方法，实现了监控中心与采集执行层间的数据交换。
邓永德[6]2006年在《点对多点的无线测控系统》文中研究指明随着计算机技术、网络技术和工业自动化技术的不断发展,智能化、网络化的测控系统成为新一代的工业标志。无线网络的灵活性和易扩展性使其在许多环境下得到应用。嵌入式实时操作系统在从机上的应用,大大提高了测控系统的实时性,从而具有广泛的应用前景。鉴于此本文设计实现了一个基于嵌入式系统的点对多点的无线测控系统的通信平台,主要实现数据的测量、传输,命令的传送以及参数的设定和系统的配置等功能。 本文采用模块化的设计方法对系统进行设计,缩短了开发周期,减小了开发难度。系统各个模块之间通过串口连接,采用主从分布式的组成结构,由一台工控机(主机)、多个SPCE061A单片机(从机)和同等数量的BH-1型无线收发模块组成。工控机作为系统的控制中心,它控制整个系统的运行。单片机用来采集现场的数据并接收主机发来的控制命令及向主机发送采集到的数据。无线收发模块则用来实现主机与从机的无线通信。 本文在设计实现的移植有μC/OS-II实时操作系统的凌阳SPCE061A微处理器的嵌入式系统平台上进行应用程序的开发,编写数据采集、数据传输、信号预处理、接收控制指令等多种任务的程序代码。在主机方要完成参数设定和系统配置等功能。 另外,为了实现系统连入以太网,对协议转换器进行了研究。并且针对μC/OS-II中动态优先级存在的缺陷,进行了改进。
晏来成[7]2007年在《基于Linux和RTAI的实时测控系统应用研究》文中研究表明在工业测控领域中,系统实时性的重要性不言而喻。系统不仅要保证数据采集、控制等周期任务在确定的时间内完成,也要保证对突发事件等非周期任务的及时响应。实时操作系统在实时系统中处于核心地位,它是各个功能能够实现的基石。当今主流的实时操作系统虽然性能良好,但都价格昂贵,代码不公开,不利于用户的开发。Linux的出现给我们带来了契机,但Linux只是作为一个通用分时操作系统而开发的,内在的一些固有特性决定了其不适合直接用在实时系统中,于是就出现了各种对其进行实时化改造的方案,RTAI就是其中的典型代表。但是当前对RTAI的研究大多仅限于理论研究,真正将其用在实际系统中的并不多见。在这种背景下,作者在攻读硕士学位期间,将Linux+RTAI方案应用到一套工业实时测控系统中,并根据RTAI的底层实现思想,提出了一个新的旨在提高Linux时间响应精度的方案。论文首先介绍了对Linux进行实时化改造的常用方法,分析了Linux内核的调度系统、中断系统、时钟系统等核心部分,研究了Linux2.6实时性能方面的改进和不足,指出了影响Linux实时性的主要因素。分析了Linux的一种实时化方法RTAI的实现原理,指出了RTAI在任务组织方式上的缺陷并提出了改进的方法。在此基础上成功地利用Linux和RTAI构建一个实时测控系统,并且根据需要分别在内核态和用户态实现了两套控制、显示任务。内核态的实现方式中,控制任务利用RTAI所提供的内核模块实现,显示任务利用SVGAlib库完成;用户态实现方式下的控制任务由RTAI的扩展模块LXRT实现,显示任务用QT实现。最后,在仔细分析了RTAI的底层实现机制ADEOS的原理后,提出了一种新的旨在提高Linux时间响应精度的方法。该方法利用ADEOS提供的环境,创建一个优先级高于Linux的实时域,并实现了一套实时时钟系统,该时钟系统采用了one-shot模式。在没有增加多少系统负担的情况下,本方法明显提高了Linux响应时间的精确性。
贲可存[8]2005年在《钢丝绳电动葫芦性能测试系统的研究与开发》文中提出钢丝绳电动葫芦作为起重机械的执行机构,广泛应用于工厂、矿山、港口、仓库、货场等场所。为了生产出合格的钢丝绳电动葫芦产品,生产厂家需要对钢丝绳电动葫芦进行性能测试。目前,大部分生产厂家采用的还是人工测试方法,测试效率低、精度也不高。但随着市场需求的扩大,对产品的数量和质量要求也相应提高。采用原始的通用仪器设备测试方法已不能满足要求,这就要求我们研制出专用的钢丝绳电动葫芦测试设备,力求降低测试成本、提高测试精度和速度。本文从实际应用出发,针对生产的实际需要,结合现有设备的一些有益经验,研究并开发出新型的钢丝绳电动葫芦测试系统,以期实现优良的性能价格比,满足钢丝绳电动葫芦生产厂家的需要。文章首先对钢丝绳电动葫芦的结构和工作原理进行分析,进而提出了测试系统的总体设计方案,该方案主要由测控系统和数据管理系统两部分组成。接着讨论了测控系统的硬件和软件的组成,具体研究了测控系统在试验数据采集、A/D转换、DI/O控制以及串口通信等方面的软、硬件实现过程,其中采用非接触式测量技术对制动下滑量的进行测试,解决了行业内的一大难题。最后介绍了基于C/S与B/S混合结构的数据管理系统,通过该系统,实现了测试数据的统一管理与企业内部共享。钢丝绳电动葫芦测试系统已在南京起重机械总厂运行,使用表明该系统有效地提高了生产效率和测试精度,并降低了测试成本。
李良宇[9]2009年在《科学仪器远程操控技术研究与应用》文中进行了进一步梳理科学仪器远程操控系统的建设可以实现科学仪器更高效的共享,有效地整合科学仪器设备资源,支持多人异地实时操作仪器实验,提升仪器使用方式的多样性。本文针对系统构建过程中涉及到的系统模型与实现方法、仪器设备网络通信、操控软件远程访问、操控网络安全等一系列共性关键技术问题进行了深入研究,提出面向信息流的科学仪器远程操控模型,并以此模型为基础,从五种不同的操控信息获取途径,开展远程操控系统实现技术及应用研究。主要研究内容包括:提出了一种面向信息流的科学仪器远程操控模型,从八个通信层级上给出了此模型的实现方法,为构建仪器远程操控系统提供了技术参考;研制出基于嵌入式系统的网络适配器,解决了只具备本地通信能力的科学仪器的远程通信问题,实现了多款台式和便携式分析测试仪器的网络接入;为扩展网络通讯范围受到限制的科学仪器面向公网的远程通信能力,提出了基于通信流截获技术的远程控制方法,实现了DSQ气质联用仪的远程操控;为解决UNIX平台下图形化仪器测控软件的远程共享问题,提出了一种结合虚拟专用网VPN技术和SSH远程登录技术的软件远程操控方法,实现了MAT900型质谱仪测控软件的远程访问及仪器的远程控制;为解决Windows平台下的现有仪器测控软件面向公网的远程通信能力,提出了基于API拦截技术的远程控制方法,实现了LTQ质谱仪的远程操控;提出了一种基于通信胶合层的科学仪器远程测控软件模型,将元操作与应用逻辑进行区隔,采用此模型设计开发了远程测控系统,实现了电子能谱仪的远程实验。
张星烨, 须文波[10]2002年在《基于Linux的嵌入式系统在测控系统中的设计与应用》文中认为针对当前工业控制领域对测控系统提出的将测控分散到现场、实现远程监控的要求 ,给出了一种应用于测控系统的基于Linux的嵌入式系统的设计方案 ,能保证测控任务完成的实时性、可靠性 ,可以连到工业以太网 ,实现远程监控 ,在工业控制领域有很好的应用前景
参考文献：
[1]. 基于Linux的工业控制计算机测控系统的运用与研究[D]. 苟剑. 重庆大学. 2002
[2]. 基于ARM9的生物发酵过程数字控制系统研究[D]. 孙雪蕾. 江苏大学. 2010
[3]. 基于嵌入式Linux串口专用交换机的设计[D]. 王海勇. 南京航空航天大学. 2011
[4]. 基于LINUX操作系统的分布式实时测控系统的研究[D]. 韦建成. 重庆大学. 2005
[5]. 基于ARM的燃气采暖热水炉耐久性试验台[D]. 苏姗姗. 南京航空航天大学. 2012
[6]. 点对多点的无线测控系统[D]. 邓永德. 河北工业大学. 2006
[7]. 基于Linux和RTAI的实时测控系统应用研究[D]. 晏来成. 重庆大学. 2007
[8]. 钢丝绳电动葫芦性能测试系统的研究与开发[D]. 贲可存. 东南大学. 2005
[9]. 科学仪器远程操控技术研究与应用[D]. 李良宇. 吉林大学. 2009
[10]. 基于Linux的嵌入式系统在测控系统中的设计与应用[J]. 张星烨, 须文波. 贵州工业大学学报(自然科学版). 2002
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