【文章內容簡介】 的信息交換實現遠程客戶終端對現場工藝參數的實時監(jiān)控。 國外研究現狀 目前，國外對基于 web 的遠程監(jiān)控已有了比較深入的研究。 在機器人技術中， 1993 年美國國家航空航天局 (NASA)Johnson 航天中心與德州的四所大學成功地進行了機器人 遠程分布式控制試驗。該項試驗是通過 Inter在 Johnson 航天中心控制位于 Texas Aamp。M 大學和 Texas 大學 Asution 分校的機器人，并同時在 Arlington 分校和 Rice 大學進行監(jiān)測和性能分析。 1994 年美國南加州大學完成 Mercury 項目，該項目允許遠程用戶通過 web 瀏覽器控制一個機械手進行文物挖掘。 在工業(yè)控制領域， 1996 年美國麻省 North Andover 公司首先將 PLC 與 Inter相連，現在許多用戶從中受益?；谝蕴W，客戶只要擁有瀏覽器，即可方便地進行通信。雖然可以用瀏覽 器來進行過程參數的設定或控制對象的關閉與開啟，但瀏覽器不能用來控制設備，因此設備的實際控制由 PLC 或 PC 機來完成。在美國太平洋科學儀器公司，用于測量半導體內部雜質的設備控制器系統(tǒng)綜合了監(jiān)測、過程控制、傳感器總線及 web 網絡服務器技術。通過 web 網絡技術使控制器與機床傳感器進行對話，利用總線與以太網端口傳送數據，由計算機提供原始數據，并與生產過程的實際數據綜合，以探測故障、控制現場及決定統(tǒng)計過程控制參數。 在設備的遠程故障診斷領域，在美國波音公司的設備預維護系統(tǒng)中，采用了web 網絡技術進行數據分析，使用以太網 TCP/IP 和 web 瀏覽器進行遠程探測和檢修機器的故障，對于設備復雜故障的分析與排除，也可以通過人工智能軟件來實現。加拿大 Granby 公司使用了 web 網絡瀏覽器技術，通過以太網 TCP/IP 進行機床故障診斷、維護及排除，周期性地使用自動視屏信號及錄像機進行監(jiān)控、服務請求和機器診斷，通過 Inter 連接與 web 網絡訪問進行圖像傳輸，實現主要用戶遠程產品和生產過程的監(jiān)測，沒有使用針對機器的專用通信與控制線路。 在遠程網絡實驗領域，美國 Tennessee at Chattanooga 大學的 Jim Henery 設 計的網上工程實驗室提供了一系列遠程控制實驗，如：壓力控制、液面控制、溫度控制、速度控制實驗等，該遠程實驗系統(tǒng)由一臺 web 服務器和五臺客戶機構成的，每臺客戶機與一套實際的設備相連。用戶通過 Inter 訪問 web 服務器，選擇控制參數，然后 web 服務器把這些參數寫入文件傳送給相應的客戶機，客戶機收到這些參數后，控制實驗設備來完成實驗，并把實驗數據通過 web 服務器生成實驗結果圖，返回給用戶。新加坡國立大學 (NUS)的虛擬實驗室允許用戶通過 Inter進行遠程實驗，可以實現昂貴實驗設備的共享。另外，許多國際知 名大公司都在畢業(yè)設計論文 7 他們的工控產品中加入了因特網模塊，如：美國 National Instrument 公司在其虛擬儀器產品 LabView 中新增了 Inter 模塊，可以通過 web 方式接收測試數據；西門子的 Wincc、悉亞特的 CITECT 等也相繼推出了支持 web 功能的組態(tài)軟件，這些組態(tài)軟件包含了具有 web 功能的組件，并在工業(yè)領域得到一定的應用。 國內研究現狀 在國內也有很多致力于基于 web 的遠程監(jiān)控方面的研究與應用，賈智平等利用 ActiveX 技術將 Inter 技術與電力監(jiān)控系統(tǒng)結合起來，從而形成了一 種新的基于瀏覽器的電力監(jiān)控系統(tǒng)；呂浩杰等利用相關的 web 技術開發(fā)的 B/S 模式油田監(jiān)控系統(tǒng)等。 國內各高校對于基于 web 的實時監(jiān)控技術也開展了積極研究。其中，西安交通大學、哈爾濱工業(yè)大學、華中科技大學、上海交通大學、南京理工大學等研究成果較為先進，例如華中科技大學開發(fā)出的“汽輪機工況監(jiān)測和診斷系統(tǒng)KDTGMD”、哈爾濱工業(yè)大學的“微計算機化機組狀態(tài)監(jiān)視與故障診斷專家系統(tǒng)MMMDES” 、南京理工大學 CIMS 研究所承擔了國防科工委長春 FMS 實驗中心檢測監(jiān)控系統(tǒng)的研制任務，對柔性制造系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的檢測監(jiān)控技術進行 了初步集成。 同時，國內的一些組態(tài)軟件廠商也已經在開始監(jiān)控軟件中引入 web 技術，北京杰控科技公司的 Fameview 組態(tài)軟件中就包含了 For Inter軟件，是運行在 web服務器上的一種應用軟件，它不需要其它特殊的軟件、驅動程序或用戶程序的支持，就可使遠程用戶在計算機上，以瀏覽 HTML(Hypertext Markup Language)頁面的方式實時監(jiān)控生產現場。但也存在不足，遠程用戶只能通過瀏覽器監(jiān)視已經組態(tài)好的畫面，不能對 IE(Inter Explorer)瀏覽器顯示的任何變量做出改變，與真正的遠程監(jiān)控還有一段距離。 總之，基于 Inter 的遠程監(jiān)控系統(tǒng)已投入到實際的應用領域，并取得了良 好的經濟效益，其應用前景是十分廣闊的。在廣泛的工業(yè)領域中，可實現信息網絡和控制網絡融合，即現場總線 (包括工業(yè)以太網 )和 Inter 容為一體，實現真正的虛擬工廠 (Virtual Plant)和虛擬制造 (Virtual Manufacture)。遠程監(jiān)控技術的成熟也促進其在核電站監(jiān)控、石油的輸送管道監(jiān)測、電網運行監(jiān)控和機器人的遠程控制等領域都起了巨大作用。 論文的研究思路與內容 基于 web 的工藝 參數遠程監(jiān)控系統(tǒng)是結合了傳統(tǒng)的現場監(jiān)控設備和新型畢業(yè)設計論文 8 Inter 技術一個復雜系統(tǒng)，其特點表現在數據傳輸的實時性、客戶機遠程瀏覽的可行性、控制信息執(zhí)行的可靠性。采用何種方法將工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的數據及時、安全的反映到客戶端瀏覽器上是本文的研究重點。本文在研究了基于 web 的遠程監(jiān)控系統(tǒng)結構、功能、監(jiān)控模式的基礎上， 針對現有實時監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點和缺點，本系統(tǒng)利用網絡技術，選用臺灣研華工控機作為控制監(jiān)測站、選用相應傳感器及臺灣研華的 PCL812PG 數據采集卡通過 ISA 總線協(xié)議在 本地網絡與上位機通信，選用北京杰控科技公司的 組態(tài)軟件“ Fameview”進行組態(tài)，組成參數監(jiān)控系統(tǒng)對某化工廠一反應車間酚醛樹脂儲液罐的溫度、壓力、液位等參數進行監(jiān)控，并實時記錄監(jiān)控數據和報警信息，最后通過組態(tài)軟件的 web 發(fā)布功能與 Inter 進行數據交換， 利用 web 技術對工藝參數進行遠程監(jiān)控、實現對該化工廠的異地遠程網絡監(jiān)控功能。 本論文的章節(jié)安排如下： 第 l 章：緒論指出本課題的研究背景和意義及基于 web 的遠程監(jiān)控系統(tǒng)國 內外研究現狀。 第 2 章：分析基于 web 的遠程監(jiān)控系統(tǒng)功能、結構及軟件實現方式。通過 對不同基于 web 的監(jiān)控方案的分析與比較，確 定多層 B/S 模式工業(yè)遠程實時監(jiān) 控系統(tǒng)方案。 第 3章 ：監(jiān)控系統(tǒng)設計中的關鍵技術分析?；?web 的監(jiān)控功能的需要，分析了實現基于 web 的監(jiān)控系統(tǒng)所涉及的關鍵技術，其中包括上位機部分的組態(tài)軟件介紹，下位機部分的數據采集卡和傳感器介紹，以及上位機與下位機之間的通信方式分析。 第 4章 ：基于 web 的工藝參數遠程監(jiān)控系統(tǒng)的結構設計。本章從組態(tài)軟件的web 發(fā)布功能出發(fā)，研究設計了該系統(tǒng)的結構體系，并分析了系統(tǒng)的實時性和安全性。 第 5章 ：基于 web 的儲液罐溫度監(jiān)控系統(tǒng)的實現。針對某化工廠儲液罐溫度控制系統(tǒng)的實際情況，將本文研究的基于 web 的 工藝參數遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計方案應用于儲液罐溫度控制系統(tǒng)中，驗證其可行性和有效性。 第 6章 ：結論與展望。 總結本文所做的研究和工作，并結合本文的研究工作提出了幾點展望。 本系統(tǒng)所需要的軟件環(huán)境：操作系統(tǒng)為 Windows 2021 Server 以上 ； web 服務器選用微軟公司的 IIS；數據庫服務器采用 SQL Server 2021； Fameview 態(tài)軟件作為監(jiān)控平臺的開發(fā)工具。 畢業(yè)設計論文 9 第 2 章 基于 web 的遠程監(jiān)控系統(tǒng) 基于 web 的遠程監(jiān)控是指本地計算機通過網絡實現對遠端設備的監(jiān)視、控制和維護。它的主要目的是實時監(jiān)測遠端設備的 運行狀態(tài)，改變運行參數以及控制方式，與遠端系統(tǒng)各網絡節(jié)點實現信息共享，及時預報和排除設備故障，提高遠端設備的生產效率，提高客戶的滿意度。 基于 web 的遠程監(jiān)控技術是現代自動化技術的重要組成部分，是計算機技術、網絡技術、通信技術和設備監(jiān)控與維護技術相結合的必然結果，是控制技術領域的研究熱點之一。借助遠程監(jiān)控和維護系統(tǒng)，連接各生產或測試現場以及控制系統(tǒng)的信息，實現整個企業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)信息的采集、分析、統(tǒng)計、存儲，讓管理層和各部門都能看到以前只有現場監(jiān)控人員才能看到的現場實時狀況。通過局域網、廣域網、國際互聯網，使企 業(yè)內部、企業(yè)之間，處于不同地區(qū)的各相關部門之間交流現場監(jiān)控信息。操作者可以進行設備的遠程安裝、調試，依靠安裝在現場的各種傳感器及音視頻設備，遠隔千里便可隨時了解現場生產與設備情況，對生產現場進行監(jiān)控、故障診斷和維護，實現對監(jiān)控現場的遠程調度、指揮決策。 基于 web 的監(jiān)控系統(tǒng)結構及功能要求 基于 web 的監(jiān)控系統(tǒng)體系結構 整個網絡遠程監(jiān)控系統(tǒng)分為三個層次：現場設備層、現場監(jiān)控層 (SCADA)及遠程監(jiān)控層。 (1)現場設備層 現場設備層位于監(jiān)控系統(tǒng)的下層，是整個監(jiān)控系統(tǒng)性能保障的基礎?，F場 系統(tǒng)可采用傳統(tǒng)的 RS485／ 422 總線，也可是 LONWORK、 PROFIBUS、 CAN 等現場總線。各種現場信號通過現場總線接口卡或 RS485／ 422 總線接入現場工作站。依照現場總線的協(xié)議標準，底層設備采用功能塊的結構，通過組態(tài)設計，可以完成數據采集、 A/D 轉換、數字濾波、溫度壓力補償、 PID 控制以及閥位補償等各種功能。 (2)現場監(jiān)控層 (SCADA 層 ) SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)層提供了對現場數據的分析處理功能。 SCADA 層采用工控機對生產 過程控制系統(tǒng)進行監(jiān)控，通過計算機的串口或現場總線接口卡與現場設備通信。工控機上運行的監(jiān)控軟件可完成工業(yè)畢業(yè)設計論文 10 現場實時動態(tài)畫面顯示，同時實現運行參數的監(jiān)測、現場設備控制、現場設備參數給定、數據處理存儲、報表打印、報警和趨勢分析等功能。 SCADA 監(jiān)控層是整個基于網絡的設備遠程監(jiān)控系統(tǒng)的核心，體現了信息的交互和資源的共享，它的完善程度直接影響著整個系統(tǒng)的靈活性、有效性和可靠性問題。 (3)遠程監(jiān)控層 遠程監(jiān)控層位于整個系統(tǒng)的上層部分，是整個系統(tǒng)面向世界的窗口。這一部分提供給管理人員一個方便的管理手段，遠端的管理人員被賦 予一定的權限后，可以在線修改各種設備參數和運行參數，從而在廣域網范圍內實現底層測控信息的實時傳遞。遠程監(jiān)控層可租用企業(yè)專線或者利用公眾數據網與現場監(jiān)控系統(tǒng)進行通訊，將工業(yè)現場監(jiān)測信息進行處理和存貯，為遠程控制提供依據。目前，遠程監(jiān)控實現的途徑就是通過 Inter，由于涉及實際的生產過程，必須采用防火墻、用戶身份認證以及密鑰管理等保證網絡安全。 基于 web 的監(jiān)控系統(tǒng)功能要求 基于 web 的遠程監(jiān)控系統(tǒng)是以 Inter 為基礎，對企業(yè)信息進行自動采集、處理和實時發(fā)布，并能對工業(yè)現場進行遠程控制 的計算機應用系統(tǒng)，它將企業(yè)的各個“自動化孤島”連接起來，實現企業(yè)生產、控制、管理一體化。它既具有控制系統(tǒng)的實時性、可靠性，又具有信息系統(tǒng)的開放性和廣泛性。作為控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的綜合，遠程監(jiān)控系統(tǒng)除具有一般監(jiān)控系統(tǒng)的功能外，還具有較強的信息存儲、處理功能。具體表現為以下幾點： (1)數據采集與處理：對生產過程的各種模擬或數字量進行檢測、采樣和必要的預處理，并且以一定的形式輸出，如打印報表、顯示屏和觸摸屏等。為生產人員提供可靠的數據，幫助他們進行分析，以便了解生產情況。 (2)狀態(tài)監(jiān)控功能：將檢測到的實時數據 和生產人員在生產過程中發(fā)出的指令和輸入的數據進行分析、歸納、整理、計算等二次加工，并分別作為實時數據和歷史數據加以存儲。 (3)控制功能：在檢測的基礎上進行信息加工，形成控制輸出，直接作用于生產過程。 (4)數據管理：利用已有的數據、圖像、報表等對現場運行狀況進行分析、故障診斷、險情預測，并以聲光電的形式對故障和突發(fā)事件報警。 (5)動態(tài)網頁發(fā)布功能：系統(tǒng)采用動態(tài)網頁發(fā)布數據，數據發(fā)布及時、準確，刷新速度快，客戶可通過遠端瀏覽器從監(jiān)控頁面上直接獲取實時的生產數據，并發(fā)出相應控制指令對生產現場進行控制。 (6)為各 種基于 web 的應用程序提供實時和歷史數據接口，使系統(tǒng)的功能可畢業(yè)設計論文 11 橫向擴展。 基于 web 的遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以實現異地控制，也可以實現大范圍的資源共享。將實時監(jiān)控應用系統(tǒng)架構于 Inter 計算環(huán)境中，可以從許多方面改善監(jiān)控系統(tǒng)的性能和擴展增強系統(tǒng)功能。 基于 web 的監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控模式 隨著計算機網絡技術的發(fā)展，引發(fā)了工業(yè)控制網絡遠程監(jiān)控模式的重大變 革，目前主要有三種模式：主機集中模式、客戶／服務器 (Client/Server)模式、瀏覽器／服務器 (Browse/Server)模式。 工業(yè)控制系統(tǒng)監(jiān)控模式 (1)主機集中模式 大型主機通常是一臺計算功能強大的計算機，眾多遠程終端本身沒有任何計算能力，所有的處理過程 (包括程序的運行、訪問數據、打印等 )都是終端用戶共享大型主機 C