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基于互联网的嵌入式远程监控系统的研究

作者:槐博超,王铮2007.06.29阅读 1473

  0 引言

  随着计算机技术和网络技术的发展,控制系统向网络化、开放性方向发展成为控制系统技术发展的潮流。对于大型的工业现场,由于被控对象、测控装置等设备的地域分散性,以及控制任务的实时性要求,基于Internet远程信息处理和控制是一个很好的解决方案。[1]

  嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础CONTROL ENGINEERING China版权所有,软件硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统以其网络化、小型性、专用性、廉价性、可靠性高的特点www.cechina.cn,已经在工业控制领域得到了广泛的应用。

  本文设计的基于Internet的嵌入式远程监控系统,充分发挥了嵌入式设备的特点,利用先进的软件技术(如OPC、ActiveX、ASP、网络安全技术、数据库技术等)实现了对嵌入式系统的远程监控,也为控制网络与信息网络的信息集成奠定了坚实的软硬件基础。

  1 基于Internet的嵌入式远程监控系统体系结构

  如图1所示,基于Internet的嵌入式远程监控系统(以下简称监控系统)可以分为三层:现场智能设备层、智能控制层和远程监控层。

 基于互联网的嵌入式远程监控系统的研究如图

  1.1

现场智能设备层

  智能设备层是指安装在工业现场的PLC、智能仪表、采集器等数据采集和控制设备,它完成对现场设备的控制及现场数据的采集,并与监控层进行数据交互,是整个系统的基础www.cechina.cn,系统的控制逻辑都集中在此层,因此该层应具有较高的可靠性、稳定性及冗余度。现场智能设备层的核心是现场总线,现场设备以网络节点的形式挂接在总线上。

  1.2 智能控制层

  监控系统的第二层是智能控制层,这一层从现场设备中获取数据,完成各种控制策略、运行参数的监测、报警、分析等功能,另外还包括控制组态的设计和下装,即实现本地监控功能。该层的核心设备是嵌入式控制器,嵌入式控制器通过以太网接口和总线接口与上层和下层相连,协调网络节点之间的数据通信,这种连接方式使系统配置更加灵活。

  1.3 远程监控层

  远程监控层的主要目的是在分布式网络环境下构建一个安全的远程监控系统。该层采用B/S结构,将智能控制器的数据库中的信息转入上层服务器的关系数据库中,上层服务器通过Web服务器与通用Internet网络相连,这样远程用户就能随时通过浏览器查询网络运行状态以及现场设备的工作状况,在线修改控制参数,对生产过程进行实时监控。[2]

  2 基于Internet的嵌入式远程监控系统的关键技术

  2.1 嵌入式控制器

  系统中的嵌入式控制器采用的是符合PC104标准的嵌入式工控机磐仪EmCORE-n513,嵌入式操作系统采用Microsoft公司的Windows CE.net。在此平台上,应用Microsoft公司专为嵌入式系统提供的应用程序开发工具eMbedded Visual Basic开发系统的监控程序和通信程序。图2为监控系统的主监控界面。监控程序运行时,单击“参数设置”按钮可以调用参数设置窗口进行控制参数的设置。针对中药滴丸生产的特点,监控程序提供数据的永久存储功能,用户可以将设置好的参数成组存放,通过组号可以调用已存储的数据配方CONTROL ENGINEERING China版权所有,单击“查询与转存” 按钮将调用查询与转存窗口进行数据的查询与存储。此外,监控软件还实现了历史曲线功能,这为生产过程的分析和工艺水平的提高提供了有力的工具。

  EmCORE-n513本身没有提供向下的现场总线接口。在此,自行设计了一个多路现场总线接口,可以提供与Profibus-DP、CAN等主流总线的连接。

  
 基于互联网的嵌入式远程监控系统的研究如图


图2 主监控界面
 
      2.2 Web服务器

  系统中开发的Web服务器是一个提供远程监控服务功能的网站服务器。在Web服务器中通过作为OPC客户端的ActiveX控件从OPC数据服务器实时获得现场数据。在Web服务器上建立了嵌入了人机交互ActiveX控件的ASP动态页面,用户使用该控件提交数据服务请求。Web服务器为远程用户提供嵌有数据监控ActiveX控件的监控页面www.cechina.cn,远程用户只需登录该监控页面,即可进行远程监控[3]。

  Web服务器程序主要包括以下控件:服务器页RemoteMonitor、数据显示窗口DataDis play、客户端页Client、时钟类Ctimer、接口类IOPCDataCallBack和多种ActiveX控件如人机交互控件、实时数据视图控件CRDataView、实时数据控制控件CRDataControl、历史数据视图控件CHDataView、历史数据控制控件CHDataControl、历史数据模型控件CHData Model、数据库接口控件CAdoDC、OPC客户端控件CO

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