【正文】 模塊和接收終端可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控。于是，在工控系統(tǒng)也可以通過電子郵件、手機短信和尋呼的結(jié)合，來實現(xiàn)重要報警、調(diào)度事件的實時廣播。這樣就要求設備不斷向遠程監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送設備運行信息，遠程監(jiān)控系統(tǒng)保持對設備的監(jiān)控能力。(2)完成型的遠程監(jiān)控方式遠程監(jiān)控系統(tǒng)僅僅向設備控制系統(tǒng)發(fā)出控制命令，而由設備自主的完成這個命令，遠程監(jiān)控系統(tǒng)不對設備的具體實現(xiàn)過程進行監(jiān)控，設備完成任務后向遠程監(jiān)控系統(tǒng)報告。(3)完全型的遠程監(jiān)控方式設備的本地控制系統(tǒng)僅僅控制設備的執(zhí)行機構(gòu)，全部的操作控制由遠程監(jiān)控系統(tǒng)完成。這種控制方式用在一些特殊的行業(yè)。在任務執(zhí)行過程中，可隨時建立連接，進行設備之間和人員之間的交互，設備的狀態(tài)信息可隨時在遠程監(jiān)控端采集。 遠程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢縱觀整個遠程監(jiān)控控制技術(shù)的發(fā)展過程，共產(chǎn)生了三種模式：主機集中模式、客戶服務器模式、瀏覽器服務器模式?？蛻魴C服務器模式機制運作的基本過程是：服務器監(jiān)聽相應端口的輸入，客戶機發(fā)送請求，服務器接受并處理請求，并將結(jié)果回送給客戶機。它把集中管理模式轉(zhuǎn)化為一種服務器和客戶機負荷均衡的分布式計算模式，解決了執(zhí)行效率和容量不足的問題，但客戶服務器也有許多缺點，如客戶機與服務器的職責不明，系統(tǒng)移植困難，客戶端開發(fā)和維護麻煩，應用系統(tǒng)的設計比較復雜，容易導致服務器和網(wǎng)絡過載而影響系統(tǒng)的性能。這樣，客戶端就不負責原來的數(shù)據(jù)存取，只需在客戶端安裝瀏覽器就可以了。web服務器的作用就是對數(shù)據(jù)庫進行訪問，并通過Internet/Intranet傳遞給瀏覽器。在這種模式下，客戶機就變成了一個簡單的瀏覽器，形成了“肥服務器瘦客戶機”的模式，這就是瀏覽器服務器模式。在不遠的將來，嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展會越來越迅速，越來越成熟，這項新技術(shù)必將用于遠程控制系統(tǒng)上，是控制系統(tǒng)的未來發(fā)展方向之一。國內(nèi)在網(wǎng)絡傳感器方面的研究尚處于原理研究階段，還沒有成型的網(wǎng)絡化傳感器出現(xiàn)?；趙eb的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展始終與高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，現(xiàn)代企業(yè)不斷地對遠程監(jiān)控的簡便性和實時性提出更高的要求，因此必須要更快、更好地把最新技術(shù)應用到遠程監(jiān)控當中，這樣才能使得遠程監(jiān)控技術(shù)不斷地得到發(fā)展，不斷地滿足人們的需求。Internet/Intranet將是實現(xiàn)分布式生產(chǎn)的基礎(chǔ)。它既具有控制系統(tǒng)的實時性和可靠性，又具有信息系統(tǒng)的開放性和廣泛性。 國外研究現(xiàn)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。該項試驗是通過Internet在Johnson航天中心控制位于Texas Aamp。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。基于以太網(wǎng)，客戶只要擁有瀏覽器，即可方便地進行通信。在美國太平洋科學儀器公司，用于測量半導體內(nèi)部雜質(zhì)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(wǎng)絡服務器技術(shù)。在設備的遠程故障診斷領(lǐng)域，在美國波音公司的設備預維護系統(tǒng)中，采用了web網(wǎng)絡技術(shù)進行數(shù)據(jù)分析，使用以太網(wǎng)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(xiàn)。在遠程網(wǎng)絡實驗領(lǐng)域，美國Tennessee at Chattanooga大學的Jim Henery設計的網(wǎng)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(gòu)成的，每臺客戶機與一套實際的設備相連。新加坡國立大學(NUS)的虛擬實驗室允許用戶通過Internet進行遠程實驗，可以實現(xiàn)昂貴實驗設備的共享。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀在國內(nèi)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(shù)將Internet技術(shù)與電力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)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(guān)的web技術(shù)開發(fā)的B/S模式油田監(jiān)控系統(tǒng)等。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(shù)進行了初步集成。但也存在不足，遠程用戶只能通過瀏覽器監(jiān)視已經(jīng)組態(tài)好的畫面，不能對IE(Internet 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。在廣泛的工業(yè)領(lǐng)域中，可實現(xiàn)信息網(wǎng)絡和控制網(wǎng)絡融合，即現(xiàn)場總線(包括工業(yè)以太網(wǎng))和Internet容為一體，實現(xiàn)真正的虛擬工廠(Virtual Plant)和虛擬制造(Virtual Manufacture)。 論文的研究思路與內(nèi)容基于web的工藝參數(shù)遠程監(jiān)控系統(tǒng)是結(jié)合了傳統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)控設備和新型Internet技術(shù)一個復雜系統(tǒng)，其特點表現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性、客戶機遠程瀏覽的可行性、控制信息執(zhí)行的可靠性。本文在研究了基于web的遠程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、監(jiān)控模式的基礎(chǔ)上，針對現(xiàn)有實時監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點和缺點，本系統(tǒng)利用網(wǎng)絡技術(shù)，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(shù)據(jù)采集卡通過ISA總線協(xié)議在本地網(wǎng)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(shù)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(shù)進行監(jiān)控，并實時記錄監(jiān)控數(shù)據(jù)和報警信息，最后通過組態(tài)軟件的web發(fā)布功能與Internet進行數(shù)據(jù)交換，利用web技術(shù)對工藝參數(shù)進行遠程監(jiān)控、實現(xiàn)對該化工廠的異地遠程網(wǎng)絡監(jiān)控功能。第2章：分析基于web的遠程監(jiān)控系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)及軟件實現(xiàn)方式。第3章 ：監(jiān)控系統(tǒng)設計中的關(guān)鍵技術(shù)分析。第4章 ：基于web的工藝參數(shù)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計。第5章 ：基于web的儲液罐溫度監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)。第6章 ：結(jié)論與展望。本系統(tǒng)所需要的軟件環(huán)境：操作系統(tǒng)為Windows 2000 Server以上；web服務器選用微軟公司的IIS；數(shù)據(jù)庫服務器采用SQL Server 2000；Fameview態(tài)軟件作為監(jiān)控平臺的開發(fā)工具。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(shù)以及控制方式，與遠端系統(tǒng)各網(wǎng)絡節(jié)點實現(xiàn)信息共享，及時預報和排除設備故障，提高遠端設備的生產(chǎn)效率，提高客戶的滿意度。借助遠程監(jiān)控和維護系統(tǒng)，連接各生產(chǎn)或測試現(xiàn)場以及控制系統(tǒng)的信息，實現(xiàn)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(xiàn)場監(jiān)控人員才能看到的現(xiàn)場實時狀況。操作者可以進行設備的遠程安裝、調(diào)試，依靠安裝在現(xiàn)場的各種傳感器及音視頻設備，遠隔千里便可隨時了解現(xiàn)場生產(chǎn)與設備情況，對生產(chǎn)現(xiàn)場進行監(jiān)控、故障診斷和維護，實現(xiàn)對監(jiān)控現(xiàn)場的遠程調(diào)度、指揮決策。(1)現(xiàn)場設備層現(xiàn)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(chǔ)。各種現(xiàn)場信號通過現(xiàn)場總線接口卡或RS485／422總線接入現(xiàn)場工作站。(2)現(xiàn)場監(jiān)控層(SCADA層)SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)層提供了對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的分析處理功能。工控機上運行的監(jiān)控軟件可完成工業(yè)現(xiàn)場實時動態(tài)畫面顯示，同時實現(xiàn)運行參數(shù)的監(jiān)測、現(xiàn)場設備控制、現(xiàn)場設備參數(shù)給定、數(shù)據(jù)處理存儲、報表打印、報警和趨勢分析等功能。(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。遠程監(jiān)控層可租用企業(yè)專線或者利用公眾數(shù)據(jù)網(wǎng)與現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)進行通訊，將工業(yè)現(xiàn)場監(jiān)測信息進行處理和存貯，為遠程控制提供依據(jù)。 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Internet為基礎(chǔ)，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(xiàn)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(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)、控制、管理一體化。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。為生產(chǎn)人員提供可靠的數(shù)據(jù)，幫助他們進行分析，以便了解生產(chǎn)情況。(3)控制功能：在檢測的基礎(chǔ)上進行信息加工，形成控制輸出，直接作用于生產(chǎn)過程。(5)動態(tài)網(wǎng)頁發(fā)布功能：系統(tǒng)采用動態(tài)網(wǎng)頁發(fā)布數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)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(chǎn)數(shù)據(jù)，并發(fā)出相應控制指令對生產(chǎn)現(xiàn)場進行控制?；趙eb的遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)異地控制，也可以實現(xiàn)大范圍的資源共享。 基于web的監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控模式隨著計算機網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，引發(fā)了工業(yè)控制網(wǎng)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。這是一種典型的肥服務器／瘦客戶機工作模式，提供了高度的集中控制，可保證信息的安全。若想改善整體運行效率，必須擴充內(nèi)存或升級主機，這樣就增加了設備費用。(2)客戶／服務器模式①傳統(tǒng)兩層C/S(Client/Server)模式傳統(tǒng)的一種監(jiān)控模式是客戶機／服務器結(jié)構(gòu)，把系統(tǒng)分為客戶機和服務器兩層。圖21 C/S體系結(jié)構(gòu)服務器部分主要負責執(zhí)行后臺服務，如管理共享外設、控制對共享數(shù)據(jù)庫的操作、接受并應答客戶機的請求等。這種體系結(jié)構(gòu)將一個應用系統(tǒng)分為兩大部分，由多臺計算機分別執(zhí)行，使它們有機的結(jié)合在一起，協(xié)同完成整個系統(tǒng)的應用，從而達到系統(tǒng)中軟、硬件資源最大限度的利用。當用戶需要訪問服務器時，由客戶機發(fā)出“請求，服務器接受“請求”并“響應”，然后執(zhí)行相應的服務，將執(zhí)行結(jié)果送回給客戶機，由它進一步處理后再提交給用戶。②多層C/S模式隨著網(wǎng)絡技術(shù)的進一步發(fā)展，出現(xiàn)了多層C/S模式，其結(jié)構(gòu)如圖22所示。與兩層C/S模式不同的是，多層C/S模式把業(yè)務邏輯單獨提取出來，構(gòu)成了中間層，從而形成真正的分布式應用系統(tǒng)。數(shù)據(jù)服務層不再和每個活動客戶保持一個連接，而是若干客戶通過相應業(yè)務邏輯共享數(shù)據(jù)服務，從而減少了連接次數(shù)，提高了數(shù)據(jù)服務器的性能和安全性。這種結(jié)構(gòu)中,只需隨機地增加中間層的服務(應用服務器)，即可滿足擴充系統(tǒng)的需要。但隨著信息技術(shù)的發(fā)展，客戶機服務器結(jié)構(gòu)暴露出一些問題。因而客戶端需要安裝大量的軟件，機器需要較高的配置，客戶端維護頻繁，系統(tǒng)的魯棒性下降，用戶也需要進行專門的培訓才能操作。這種“瘦服務器非客戶機”的模式，隨著信息管理的復雜化、網(wǎng)絡系統(tǒng)集成的高度化發(fā)展，其逐漸顯示出它的局限性，具體表現(xiàn)在如下幾個方面。隨著軟件復雜程度的增加和客戶端規(guī)模的擴大，為了保證每個客戶機都能運行全部的軟件功能，不得不對所有客戶機都進行硬件升級?？蛻舴掌餍枰獙γ恳粦锚毩⒌亻_發(fā)應用程序，消耗了大量的資源，而且在向Internet擴充的過程中，由于信息量的迅速增大，專用的客戶端已經(jīng)無法滿足多功能的需求。但是，為每一個操作系統(tǒng)設計一個客戶端的程序是不現(xiàn)實的。再次，客戶端和服務器的直接連接，服務器將消耗部分系統(tǒng)資源用于處理與客戶端的連接工作。從而無法及時響應數(shù)據(jù)請求。最后，更突出的弱點在于管理、維護費用高、難度大。三層B/S體系結(jié)構(gòu)如圖23所示。三層B/S模式中，客戶端運行瀏覽器軟件，瀏覽器以HTTP(Hypertext Transfer Protocol)形式向web服務器提出請求；web服務器接受客戶端請求后，將需要訪問數(shù)據(jù)庫的請求轉(zhuǎn)化為SQL語言，并交給數(shù)據(jù)庫服務器；數(shù)據(jù)庫服務器得到請求后，驗證其合法性，并進行數(shù)據(jù)處理，然后將處理后的結(jié)果返回給web服務器；web服務 器再一次將得到的所有結(jié)果進行轉(zhuǎn)化加入一些必要的信息，變成HTML文檔形式，轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端瀏覽器以友好的web頁面形式顯示出來。②多層B/S結(jié)構(gòu)隨著網(wǎng)絡技術(shù)的進一步成熟，出現(xiàn)了多層B/S模式，如圖24所示。它使紛繁多樣的客戶端軟件得到統(tǒng)一，實現(xiàn)了統(tǒng)一的用戶界面，避免了系統(tǒng)版本升級時對客戶端軟件升級帶來的負擔。其次，易于維護、易于升級。由于客戶端無需專用的軟件，當企業(yè)網(wǎng)絡應用進行升級時，只需更新服務器端的軟件，減輕了系統(tǒng)維護與升級的成本與工作量。瀏覽器服務器結(jié)構(gòu)的客戶端只是一個提供友好界面的瀏覽器，通過簡單的操作即可實現(xiàn)遠程監(jiān)控，用戶無須培訓便可直接使用，利用推廣。 C/S與B/S模式的比較基于B/S和C/S的遠程監(jiān)控系統(tǒng)都是以網(wǎng)絡作為通信平臺的監(jiān)控系統(tǒng)，以HTTP技術(shù)為基礎(chǔ)，具有簡單、高效等優(yōu)點，已經(jīng)成為信息網(wǎng)絡最普遍應用的信息交互平臺。C/S結(jié)構(gòu)為實現(xiàn)企業(yè)級的信息共享起到舉足輕重的作用，但隨著企業(yè)規(guī)模的日益擴大，應用程序復雜程度的不斷提高，傳統(tǒng)的C/S結(jié)構(gòu)也暴露出許多問題：①系統(tǒng)軟件和應用軟件變得越來越復雜，這不僅給應用軟件實現(xiàn)帶來困難，還給軟件維護造成不便。③C/S結(jié)構(gòu)所采用的軟件產(chǎn)品大都缺乏開放的標準，一般不能跨平臺運行。(2)B/S模式系統(tǒng)主要是利用了不斷成熟的web瀏覽器技術(shù)，結(jié)合瀏覽器的多種Script語言(VB Script、Java Script)和ActiveX技術(shù)，用通用瀏覽器實現(xiàn)原來需要復雜專用軟件才能實現(xiàn)的強大功能，節(jié)約了開發(fā)成本，是一種全新的軟件系統(tǒng)構(gòu)造技術(shù)。②由于web采用了“瘦客戶端，使系統(tǒng)具有的開放性得到很大的改善，系統(tǒng)對將要訪問系統(tǒng)的用戶數(shù)限制有所放松。④由于統(tǒng)一的界面風格，操作相對簡單，它不再需要針對不同的客戶端軟件進行培訓，任何被授權(quán)的用戶在任何地點只要通過瀏覽器就可以使用該系統(tǒng)，減少了用戶培訓的需求。B/S結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生標志著人們所熟悉的C/S開發(fā)規(guī)范被引入到web上。但是由于工業(yè)控制實時性的要求和異構(gòu)系統(tǒng)多的特點，使用一般的web技術(shù)難以應用于工業(yè)系統(tǒng)，基于web的B/S模式在工業(yè)系統(tǒng)中應用也一直只停留在研究階段。而在控制領(lǐng)域，也涌現(xiàn)了Socket實時通信技術(shù)、OPC技術(shù)等數(shù)據(jù)交換技術(shù)，這些技術(shù)的出現(xiàn)使得構(gòu)建基于web的B/S結(jié)構(gòu)工業(yè)控制系統(tǒng)已經(jīng)逐步邁向?qū)嵤╇A段。第3章 監(jiān)控系統(tǒng)設計中的關(guān)鍵技術(shù)分析基于web的B/S模式工藝參數(shù)的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計中