基于嵌入式WEB的工業(yè)洗衣機遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究
隨著互聯網技術近年來的不斷發(fā)展，機電設備融入互連網，并對其進行遠程監(jiān)控得到了廣泛應用�；谇度胧絎EB的遠程監(jiān)控是在傳統(tǒng)遠程監(jiān)控的基礎上又融合了Web和嵌入式技術，可提供比傳統(tǒng)遠程監(jiān)控為的功能，將成為今后遠程監(jiān)控技術發(fā)展的主流方向。Web技術彌補了傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的不足，致使運用Web技術實現設備的遠程監(jiān)控，已經越來越多地成為設備監(jiān)控系統(tǒng)不可或缺的一部分。嵌入式設備的Web服務為現場設備的數據采集、監(jiān)控、診斷和維護開辟了一個新的領域。
基于嵌入式Web的工業(yè)洗衣機遠程監(jiān)控模型
基于嵌入式Web的遠程監(jiān)控思想是在機電設備中實現HTTP 服務，將其轉化成Web Server嵌入到被控設備中，為Internet或局域網用戶提供基于Web 的圖形化管理接口，從而省去了客戶端管理軟件，實現對接入到網絡中各種設備的統(tǒng)一管理。用戶可以通過現有的公共通信網絡，不受地域限制，使用標準的Web瀏覽器作為接口直接訪問機電設備上的Web服務器，實現對網絡中各個節(jié)點現場設備的遠程監(jiān)控、診斷與維護。
圖1：基于嵌入式WEB 的工業(yè)洗衣機遠程監(jiān)控的總體結構圖
一般工業(yè)洗衣機的基本功能有：人機接口、電機控制、閥控制、洗衣機狀態(tài)、溫度和水位。要實現遠程監(jiān)控和遠程故障診斷，洗衣機還應具有網絡功能。要實現智能控制，即在洗滌過程中控制器能根據洗滌物的多少、臟污程度和臟污性質自動給出佳洗滌方案，這就要求洗衣機具有渾濁度和布質布量功能。通過上述分析，要實現工業(yè)洗衣機的基本功能以及智能化和網絡化，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路數字量輸出、8路數字量輸入（兩個可作為中斷源）及Ethernet接口，基于嵌入式WEB的工業(yè)洗衣機遠程監(jiān)控的總體結構圖如圖1。
硬件設計
隨著嵌入式微處理器的發(fā)展，出現了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，不但價格低廉，而且功耗低、處理速度快，應用前景廣泛，比較適合遠程監(jiān)控需求。在工業(yè)洗衣機的遠程監(jiān)控的系統(tǒng)中選用韓國現代公司的HMS30C7202（32位RISC 微處理器），這是一款具有高的芯片。該芯片內集成了ARM7TDMI CPU核，存儲器管理單元（MMU），8KB的高速緩沖存儲器以及寫緩沖器。并具有豐富的接口：支持STN和TFT的LCD、觸摸屏、矩陣鍵盤、鼠標、LED指示燈、LAN、CAN、USB、RS-232、RS-485、紅外、24路繼電器輸出、10路數字量輸入、3路模擬量輸入和2路PWM輸出。為實現遠程網絡監(jiān)控，系統(tǒng)底層網絡接口芯片采用CS8900A及外圍電路實現,本系統(tǒng)中網絡接口芯片CS8900A工作于16位模式。工業(yè)洗衣機遠程監(jiān)控智能控制系統(tǒng)硬件框圖如圖2。
圖2：工業(yè)洗衣機遠程監(jiān)控智能控制系統(tǒng)硬件框圖
軟件設計
軟件設計的核心工作是在上述硬件平臺上建立嵌入式WEB服務器,實時響應用戶的請求。除此之外還要實現工業(yè)洗衣機的智能控制。工業(yè)洗衣機系統(tǒng)需要進行多個參數的，需要使用多個傳感器，每一個傳感器的參數和數據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)中各功能模塊關系復雜，任務多，而且各種需求間有并發(fā)關系。另外，還有網絡功能。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)，它是一個多任務強實時的開源操作系統(tǒng)，經裁減、移植與補充后形成工業(yè)洗衣機的實時操作系統(tǒng)。網絡通信協議TCP/IP采用源碼公開的1wIP協議棧，并針對具體需求進行優(yōu)化設計。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)洗衣機智能控制器軟件由四部分組成：實時操作系統(tǒng)μC/OS-II、硬件驅動程序、API函數和應用程序。具體結構如圖3：
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