基于WEB的远程监控系统 - 图文

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基于web的远程监控系统

I

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摘要

随着自动控制技术和网络通信技术的巨大发展，为了满足现代企业对生产过程自动化和信息管理的新要求，基于web的远程实时监控已成为解决企业地域限制、提高工艺控制水平和企业管理水平的普遍需求。

本文通过分析基于web的远程监控系统在国内外发展和研究现状，全面介绍了基于web的工艺参数远程监控系统的总体结构和应用技术，结合某化工厂酚醛树脂储液罐温度控制系统，提出了储液罐温度远程监控系统的技术方案，并完成了该系统的设计。

本文主要工作如下：

1.给出了采用TCP/IP技术，B/S体系结构的基于web的储液罐温度远程监控系统设计方案，分析在Internet/Intranet环境下实现实时数据发布和远程控制的可行性。

2.利用杰控组态软件Fameview制作储液罐温度远程监控系统上位机监控画面，以研华PCL-812PG作为I/O接口设备完成下位机数据交换，结合组态软件的web发布功能将现场工艺参数与Internet连接起来，实现对工艺参数的远程监控。

本文综合了现场监控和远程监控，设计并实现了储液罐温度远程监控系统，给出了一种低成本的工艺参数远程监控系统设计方案，具有良好的经济效益和应用推广价值。

关键字: web; 远程监控；储液罐；组态软件；Fameview;

II

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Abstract

With the tremendous development of automatic control and communication technology of the network, in order to meet the new requirements of modern business process automation and information management, remote web-based real-time monitoring has become to solve business general needs of the geographical restrictions business and improve the process control level and the level of business management .

This paper analyzes the development and research of the web-based remote monitoring system at home and abroad, and give a comprehensive introduction of the overall structure and applied technology to web-based remote monitoring system for industrial parameters. With a chemical plant control system of tank temperature of phenolic resin, proposed the technology program of tank temperature remote monitoring system , and completed the design of the system.

In this paper, as follows:

1.Proposed the design program of web-based remote monitoring system of tank temperature ,by using TCP / IP technology and B / S architecture. Analysis to achieve real-time data distribution and remote control is feasible in the Internet / Intranet environment .

2.Make the host computer monitor screen of remote monitoring system of tank temperature, using configuration software of Fameview products. Use Advantech PCL-812PG as I / O interface device to complete the next-bit machine data exchange, link the technical parameters of industrial site to Internet to achieve the remote monitoring of technical parameters with web publishing function of configuration software.

This paper comprehensive on-site monitoring and remote monitoring, the remote monitoring system of tank temperature was designed and implemented.Proposed a low-cost design program of remote monitoring system for technical parameters,With good economic and application value.

Key words: web; Remote monitoring; Tank; Configuration software; Fameview;

III

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目录

摘要 ................................................................. I Abstract ........................................................... III 第1章 绪论 ......................................................... 1

1.1 课题研究的背景和意义 ........................................ 1 1.2 远程监控系统概述 ............................................ 2

1.2.1 远程监控系统的原理 .................................... 2 1.2.2 远程监控系统的分类 .................................... 3 1.2.3 远程监控系统的发展趋势 ................................ 4 1.3 基于web的远程监控系统国内外研究现状 ....................... 5

1.3.1 国外研究现状 .......................................... 6 1.3.2 国内研究现状 .......................................... 7 1.4 论文的研究思路与内容 ........................................ 7 第2章 基于web的远程监控系统 ....................................... 9

2.1 基于web的监控系统结构及功能要求 ........................... 9

2.1.1 基于web的监控系统体系结构 ........................... 9 2.1.2 基于web的监控系统功能要求 .......................... 10 2.2 基于web的监控系统监控模式 ................................ 11

2.2.1 工业控制系统监控模式 ................................. 11 2.2.3 C/S与B/S模式的比较 ................................. 15

第3章 监控系统设计中的关键技术分析 ................................. 17

3.1 上位机监控组态分析 ......................................... 17

3.1.1 组态软件概述 ......................................... 17 3.1.2 监控组态软件介绍 ..................................... 19 3.1.3 Fameview组态软件简介 ................................ 21 3.2 下位机检测部分分析 ......................................... 23

3.2.1 PCL-812PG数据采集卡 ................................ 23 3.2.2 传感器的选型 ......................................... 25 3.3 上位机与下位机之间的通讯 ................................... 26 第4章 基于web的远程监控系统结构设计 ............................... 28

4.1 基于web监控系统的整体结构设计 ............................ 28

4.1.1 设计目标 ............................................. 28

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4.1.2 设计原则 ............................................. 29 4.1.3 系统结构原理图 ....................................... 30 4.1.4 远程监控系统整体结构 ................................. 30 4.2 基于web的远程监控系统的运行过程 .......................... 32

4.2.1 系统具体运行过程 ..................................... 32 4.2.2 关键技术简介 ......................................... 33 4.3 现场监控系统设计 ........................................... 34

4.3.1 系统I/O点分配 ....................................... 35 4.3.2 接口设备的安装与连接 ................................. 36 4.3.3 硬件连接及板卡的设置 ................................. 37 4.4 系统的实时性和安全性 ....................................... 39

4.4.1 系统的实时性分析 ..................................... 39 4.4.2 系统的安全性分析 ..................................... 40 4.5 基于web远程监控系统的优点 ................................ 40 第5章 基于web的储液罐温度监控系统的实现 ........................... 42

5.1 基于web的储液罐温度监控系统简介 ........................... 42

5.1.1 系统概述 ............................................. 42 5.1.2 系统的网络结构 ....................................... 43 5.1.3 系统软、硬件配置 ..................................... 44 5.2 基于web的储液罐温度监控系统软件部分 ...................... 45

5.2.1 现场监控软件实现的功能 ............................... 45 5.2.2 现场监控画面的设计 ................................... 47 5.3 储液罐温度远程监控系统的web发布 .......................... 51

5.3.1 IIS的安装和配置 ...................................... 52 5.3.2 Fameview组态软件的web发布设置 ..................... 53 5.3.3 web发布画面 ......................................... 54

第6章 结论与展望 ................................................... 56 参考文献 ............................................................ 58 外文资料翻译 ........................................................ 60

1. 原文资料 ..................................................... 60 2. 资料翻译 ..................................................... 71 致谢 ................................................................ 80

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第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

随着经济全球化的发展，现代企业规模不断壮大，企业对生产过程自动化及信息管理的要求越来越高。为解决企业面临的地域限制，提高工艺控制水平和产品质量，更进一步提高企业的管理水平，实现远程实时监控已经成为当今企业的普遍要求。随着计算机技术、控制技术、通信及网络技术的巨大发展，为基于web的远程实时监控系统的实现提供了技术基础和条件；即通过计算机网络连接各生产或测试现场及控制系统的信息，实现整个企业的监控系统的信息采集、分析、存储，让管理层及各部门都能看到以前只有现场监控人员才能看到的实时状况。通过计算机网络，使企业内部、企业之间，处于不同地区的各相关部门之间交流现场监控信息，实现对监控现场的远程调度、指挥决策，同时可实现对系统进行进行故障诊断、维护及变量修改等操作。

从企业生产管理的角度来看，为了使企业经营、决策者不必亲临工业现场就可以及时了解工厂、企业现场设备运行情况，对生产现场进行全局的把握，应用基于web的远程监控系统对工业现场的工艺参数进行监控已成为一种必然的趋势。基于web的远程监控系统使得生产过程监控系统与企业生产管理系统融为一体，使得生产管理者不需要掌握专门的技术，在远程客户机上也不需要安装任何复杂的软件，只需要通过浏览器就可以了解生产现场设备的运行数据信息和相应的图形、曲线信息，及时了解生产状况，并将这些信息作为决策的参考依据，提高管理质量及把握全局的能力。

基于web的远程监控系统是一个开放平台，使得企业信息的交互领域从工厂的现场设备层到控制、管理的各个层次，覆盖从车间、工厂、企业乃至世界各地的市场，为实现控制系统的网络化和体系的开放性创造了必要的条件。基于Web的远程监控技术可以提高企业的劳动生产效率，加强企业竞争力；可以对各监控对象进行全天候，全方位监控，及时发现甚至提前预测设备问题，保证企业生产安全；基于web的远程监控技术的实现也意味着各种异地资源通过网络连接的方式，实现了资源共享。总之，远程监控向人们提供了一个更高效、更全面、更安全、更快捷的服务模式，改变了传统的监控模式。随着网络技术的飞速发展和企业信息化的不断推进，将web技术与传统的工业监控系统相结合，构建基于web的工业信息监控系统是工业监控领域发展的方向之一。

本课题以某化工工厂一反应车间酚醛树脂储液罐温度控制系统为研究对象，

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在分析基于web的远程监控系统的结构和设计方法的基础上，研究并提出对储液罐温度、压力、液位等工艺参数的远程监控系统设计，实现现场监控和远程监控的结合，使储液罐温度控制能够达到一个理想范围。

储液罐温度控制系统是利用各种变送器测量储液罐的温度、液位和压力值，通过模拟量输入通道接线端子板PCLD-880输入到PCL-812PG的模拟量输入通道，经A/D转换后变成数字量输入到工控机。工控机内的组态软件按照控制要求对测量数据进行处理、运算，输出数据经PCL-812PG的输出通道输出，控制电磁阀、泵和调节阀等执行机构运行，从而控制储液罐的温度。

基于web的储液罐温度远程监控系统是在本地监控的基础上完成现代企业工艺自动化控制水平更高的要求，将工业现场的控制信息通过组态软件的web发布功能与Internet连接起来形成基于B/S结构模式的远程监控系统，控制人员就可以通过远程客户终端来实时监控工业现场系统运行的状态，这样不仅提高了对监控系统的控制效率，而且解决了企业地域限制的问题。

1.2 远程监控系统概述

1.2.1 远程监控系统的原理

远程监控就是指利用计算机通过网络系统实现对远程工业生产过程控制系统的监视和控制。能够实现远程监控的计算机软硬件系统称为远程监控系统。工业生产过程的监控信息接入Internet，在一定条件下就可以通过Internet监视并控制生产过程和现场设备的运行状态和各种参数，控制者不必亲临现场，这可以节省大量人力物力。管理人员可以监视远程生产运行情况，根据需要及时发出调度指令，研究机构可以方便地利用本地丰富的软硬件资源对远程对象进行高级过程控制等。

远程监控系统可以划分为远程监控终端系统、远距离数据传输系统、现场设备监测与控制系统三部分。各部分分工协作，共同实现对设备的远程控制。远程监控系统模型如图1-1所示。

远程监控终端系统远距离数据传输系统现场设备监控系统控制数据流状态数据流

图1-1 远程监控系统模型

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基于工业现场的远程监控系统必须要在工控网络和信息网络集成环境中完成原先工业控制系统的各种要求，其主要特点有以下几方面：

(1)实时性 由于系统是对工控设备进行实时监控，把采集到的现场数据及 时、准确地传送到用户端是十分必要的，准确性可以由各种传输协议来保证，而实时性在现有的Internet／Intranet环境中是很难得到保证的，除非使用专用网络。

(2)安全性 对于通过网络访问远程设备的系统，安全性是必不可缺的，尤其对于企业资源来说更是如此。用户访问认证机制是应用较为普遍的访问控制机制,只有授权的用户可以访问企业资源；信息加密技术可以保证重要的数据在传输过程中不会被窃取和恶意篡改。

(3)可扩展性 对于企业信息管理来说，有时一个企业的资源需要不时地更新，或者改变事务流程或规则，这时一个可扩展的系统可以减少由此带来的各种麻烦。

1.2.2 远程监控系统的分类

根据被控对象或者通信平台不同，远程监控可以分为以下几类： (1)基于Internet的远程监控系统

目前的企业信息网络一般通过现场控制网络、企业内网(Intranet)和Internet 三网合一把分布于各局部现场，独立完成特定功能的计算机、控制器现场设备等互联起来，它适应企业生产与经营的功能分布和地域分布的特点，达到资源共享、协同工作、远程监控、远程管理等为目的的全分布式网络系统，是Internet技术、数据库技术、TCP/IP(Transmission Control Protocol／Internet Protocol)网络通讯技术、浏览器技术等发展的产物。

(2)基于WAP技术的远程监控系统

WAP(Wireless Application Protocol)无线应用协议提供了移动通信设备接入互联网的开放的全球标准。可以通过WAP将移动通信网、Internet以及企业的局域网联系起来，提供一种远程监控手段，使用户无论何时何地都能通过移动设备获得工业现场信息。基于WAP的远程监控可以以现有的web服务器为基础，通过WAP网关和移动终端共同完成。

(3)基于GSM网络的SMS方式远程监控系统

GSM(Global System for Mobile Communications)数字式移动通信网络系统提供的SMS(Short Messaging Service)业务，具有双向通信、具有一定的交互能力、占用GSM网络的信令通道等特点，利用手机的短信功能模块和接收终端可以实现远程监控。

(4)基于EMAIL／手机短信／寻呼的事件通知

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手机短信和寻呼业务的普及以及较高的实时性，目前已有不少移动运营商和寻呼系统与Internet结合，将电子邮件的内容实时传送到手机和寻呼机上。于是，在工控系统也可以通过电子邮件、手机短信和寻呼的结合，来实现重要报警、调度事件的实时广播。

根据控制方式可以将远程监控系统进行如下分类(假设下面各种类型的监控方式中，被控对象都是设备)：

(1)保持型的远程监控方式

远程监控仅仅向设备控制系统发出控制命令，而由设备自主的完成这个命 令，监控设备只对设备进行监视，在必要时对设备进行干预。这样就要求设备不断向远程监控系统发送设备运行信息，远程监控系统保持对设备的监控能力。这种模式可实现远程设备的无人控制，可应用于危险环境和人力不能到达的地方等。

(2)完成型的远程监控方式

远程监控系统仅仅向设备控制系统发出控制命令，而由设备自主的完成这个命令，远程监控系统不对设备的具体实现过程进行监控，设备完成任务后向远程监控系统报告。设备的操作控制完全在本地进行，设备在本地操作人员的监控下完成任务。

(3)完全型的远程监控方式

设备的本地控制系统仅仅控制设备的执行机构，全部的操作控制由远程监控系统完成。在这种方式中，设备控制系统和设备是分离的，而在设备控制系统内信号的传递速度要求很高，要求系统能够立刻对现场做出反应。这种控制方式用在一些特殊的行业。

(4)人机交互式远程监控方式

设备在本地操作人员和远程监控系统的协同控制下工作，即设备在远程监控系统的指挥下工作，由本地操作人员对设备进行控制和维护工作。在任务执行过程中，可随时建立连接，进行设备之间和人员之间的交互，设备的状态信息可随时在远程监控端采集。这是目前使用比较多的一种监控方式。

1.2.3 远程监控系统的发展趋势

纵观整个远程监控控制技术的发展过程，共产生了三种模式：主机集中模式、客户-服务器模式、浏览器-服务器模式。

主机集中模式中，大型主机通常是一台计算功能强大的计算机，众多远程终端用户共享大型主机CPU资源 和数据库存储功能，这是一种典型的肥服务器-瘦客户机工作模式，提供了高度集中控制，安全可靠，但是主机负担过重，设备昂贵，系统可靠性差，伸缩性较小。

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客户机-服务器模式机制运作的基本过程是：服务器监听相应端口的输入，客户机发送请求，服务器接受并处理请求，并将结果回送给客户机。客户通过Internet/Intranet直接与数据库服务器对话，服务器将对话结果返回给客户机。它把集中管理模式转化为一种服务器和客户机负荷均衡的分布式计算模式，解决了执行效率和容量不足的问题，但客户-服务器也有许多缺点，如客户机与服务器的职责不明，系统移植困难，客户端开发和维护麻烦，应用系统的设计比较复杂，容易导致服务器和网络过载而影响系统的性能。

由于客户机-服务器模式存在的这些不足之处，可以在传统的客户机-服务器模式的中间加上一层，把原来客户机所负责的功能交给中间层来实现，这个中间层即为web服务器层。这样，客户端就不负责原来的数据存取，只需在客户端安装浏览器就可以了。把原来的服务器作为数据库服务器，在数据库服务器上安装数据库管理系统和创建数据库。web服务器的作用就是对数据库进行访问，并通过Internet/Intranet传递给浏览器。这样web服务器既是浏览器的服务器，又是数据库服务器的浏览器。在这种模式下，客户机就变成了一个简单的浏览器，形成了“肥服务器-瘦客户机”的模式，这就是浏览器-服务器模式。

目前，远程监控技术主要是应用Internet技术，在TCP/IP协议和B/S结构体系的支持下，合理组织软硬件结构，使操作人员通过浏览器访问网络服务器来迅速获取自己权限下的所有信息并及时做出响应。在不远的将来，嵌入式系统的发展会越来越迅速，越来越成熟，这项新技术必将用于远程控制系统上，是控制系统的未来发展方向之一。网络通信技术在远程监控系统中的应用还渗透到了传感器领域，将网络接口芯片与智能传感器集成起来，并把通信协议固化到智能传感器的ROM中，导致了网络传感器的产生。国内在网络传感器方面的研究尚处于原理研究阶段，还没有成型的网络化传感器出现。这些都是以后的研究方向和领域，有待于进一步的研究和拓展。

基于web的远程监控系统的发展始终与高新技术的发展息息相关，现代企业不断地对远程监控的简便性和实时性提出更高的要求，因此必须要更快、更好地把最新技术应用到远程监控当中，这样才能使得远程监控技术不断地得到发展，不断地满足人们的需求。

1.3 基于web的远程监控系统国内外研究现状

现代企业的生产已经趋向国际化，分布式的生产方式、用户的需求促使自动控制技术不断进步。Internet/Intranet将是实现分布式生产的基础。近年来，基web的工业信息监控方式成为研究的热点，无论是研究还是应用，都得到了长足的发展。它既具有控制系统的实时性和可靠性，又具有信息系统的开放性和广泛性。

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取，并具有与平台无关、伸缩性大、易用性好、用户界面统一、易于维护、扩展性好、信息高度共享等优点。但是由于工业控制实时性的要求和异构系统多的特点，使用一般的web技术难以应用于工业系统，基于web的B/S模式在工业系统中应用也一直只停留在研究阶段。近几年来，随着对Internet功能要求的提高，涌现了许多扩充Internet功能的新技术，如ActiveX技术、ADO(ActiveX Data Objects)技术、ASP(Active Server Page)技术、JSP(Java Server Pages)技术、PHP(PHP：Hypertext Preprocessor)技术、Java等，这些技术可以用来方便的实现动态网页的开发。而在控制领域，也涌现了Socket实时通信技术、OPC技术等数据交换技术，这些技术的出现使得构建基于web的B/S结构工业控制系统已经逐步迈向实施阶段。

通过上文的分析与比较，本文将以web技术为基础，建立基于多层B/S的工业远程实时监控系统框架，并将研究成果应用到实际项目中，验证其可行性及有效性。

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第3章 监控系统设计中的关键技术分析

基于web的B/S模式工艺参数的远程监控系统设计中需要用到很多技术，本章就对所用的关键技术进行分析。

3.1 上位机监控组态分析

3.1.1 组态软件概述

随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工 业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应 用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求，工控组态软件随之孕 育而生，并且逐渐发展成为现今工厂的主流监控方式。

“组态”的概念来自英文“Configuration”，含义是使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，使计算机或软件按照预先设置，达到自动执行特定任务、满足使用者要求的目的。“组态”是伴随着计算机软硬件技术在控制领域的广泛应用而发展起来的。为了使用户尽量少写程序，甚至不用写程序，便可生成自己需求的应用系统，需要专业软件开发人员创建良好的开发环境，把软件模块化、对象化，便于工程人员调用，从而获得目标项目的监控和控制软件系统，这种开发环境就是“组太软件”。使用这种应用软件来设计并生成目标应用系统的过程称为“组态”。

1.组态技术的产生背景

随着计算机技术的发展，工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时，工业被控对象一旦变动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致其价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时，如果原来的编程人员离去，则源程序的修改更是困难。另外，集散控制系统(Distributed Control System，DCS)的出现也加速了组态技术的应用。集散控制系统是以微处理器为基础的集中分散型控制系统的简称。集散控制系统综合了计算机技术、通信技术、图形显示技术(CRT)和过程控制技术，采用了多层次分级的结构形式，以适应现代生产控制与管理的需要。它继承和发展了常规仪表控制系统和计算机

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控制系统的优点，同时也弥补了各自的不足。集散控制系统一般分为四级：一级为现场装置；二级为以微处理器为核心的直接数字控制装置DDC或PLC；三级为操作装置，由微型机(或工控机)和小型控制台(或控制面板)组成，用于集中管理；四级为管理计算机，装置为高档微型机或小型机，进行全部系统的信息处理及监视管理。由于DCS可以应用到很多的领域中，为了使用户在不需要编程的情况下就可生成适合自己需求的应用系统，每个DCS供应商在DCS中都预装了系统软件和应用软件，其中的应用软件就是组态软件。

通用工业自动化组态软件的出现，组态技术的应用，为解决传统工业控制软件存在的种种问题，提供了一种崭新的方法，利用组态技术，用户能够很好地根据自己的控制对象和控制目的任意组态，完成最终的自动化控制工程。

计算机编程从结构化编程到模块化编程，又到对象化编程，再到今天的“组态编程”。通过组态，对各种资源进行配置，达到使计算机或软件按照预先的设置，自动执行特定任务，满足用户的需求。利用专家开发出的程序模块，工程人员只需简单的操作，就可以组建出美观的监控窗口，并配有动画功能。通过简单的脚本编程，就可以获得效果良好、运行稳定的控制程序。

随着DCS和控制系统的快速发展，使得工业控制组态软件在工业界有了相当广泛的应用，它允许用户在图形界面下对控制系统的各采样点、过程输出点、设备、生产车间、控制回路、文件报警、生产报表、控制策略、网络设备和生产工艺画面进行定义与组态。使用组态软件，用户只需少量编程就可以构成自己的控制系统，有的组态软件还提供与网络、Internet、数据库访问接口等的连接功能，使现场控制系统能够方便地和企业管理系统加以集成。

2.组态软件编程的原理

利用组态软件进行项目开发，一般步骤如下：

（1）启动组态开发环境，建立一个项目。新建项目类型可分为：单用户项目、多用户项目、客户机项目。

（2）选择安装通讯驱动程序。若要使开发的项目可以访问自动化系统(PLC)的过程值，就要在组态软件与自动化系统间组态一个通讯连接，通讯由通道驱动程序来控制。首先，选择一个驱动程序，如：SIMATIC S7 Protocol Suite.chn；然后建立逻辑连接，它表示与单个的、已定义的自动化系统的接口。

（3）定义变量。变量分为过程变量和内部变量两种。由外部过程为其提供变量值的变量，称为外部变量，每一个外部变量都属于特定的过程驱动程序和通道单元，也属于一个通道连接，外部变量在驱动程序目录结构中创建；过程没有为其提供变量值的变量称为内部变量，内部变量没有对应的过程驱动程序和通道单元，因此也不需要建立通道连接，内部变量在“内部变量”日录中创建。

（4）建立和编辑过程画面。在组态期间，图形系统用于创建在运行系统中显

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示的过程画面。图形编辑器由图形程序和各种各样的工具组成，具有创建和动态修改过程画面的功能。图形编辑器中可以添加图形、对象和控件，可以为对象组态静态操作和动态属性。

（5）指定运行系统属性。可以设置项目启动外观、项目开始启动画面等。 （6）激活项目，测试过程画面。

上面只是项目开发的一般原理，对于大型分布式项目，还要组态网络配置、服务器配置，包括DA Server、IO Server等，如果要与第三方应用通信，还要组态OPC服务器。

3.1.2 监控组态软件介绍

监控组态软件是面向数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。作为用户可定制功能的软件平台工具，组态软件是随着集散控制系统DCS及计算机控制技术的日趋成熟而发展起来的，DCS的商品化应用促进了组态软件的普及与推广。

近年来随着计算机、通信等相关领域技术，特别是网络技术及现场总线技术的迅速发展，使工业控制的应用范围进一步扩大，出现了诸如计算机集成过程控制、网络控制、异地监测、异地控制等新兴应用领域。这些为工控组态软件提出了新的要求，同时也为其提供了广阔的发展空间。网络技术的发展使自动化技术正发生深刻的变革。在工业现场，不论是各种现场总线，还是DCS，或者是简单的PLC控制，通信和联网已经成为必然发展方向。工业企业信息与控制系统向Internet/Intranet的迁移，网络体系结构由C/S向着B/S模式的转变已成为发展的趋势。应用web技术实现远程监测已经成为越来越多的工控系统不可或缺的重要组成部分。因此，如何使工业控制中广泛运用的组态软件具有web功能有着重要的研究意义，它将成为工业控制组态软件发展的主流方向。组态软件能否从原有的局域网运行方式跨越到支持Internet，是摆在所有组态软件开发商面前的一个重要课题。

目前，世界上有影响的组态软件有几十种之多，国际上知名的工控组态软件有美国商业组态软件Wonderware公司的Intouch、Intellution公司的iFix、NemaSoft公司的Paragon、TA Engineering公司的A/MAX、通用电气公司的Cimplicity、Rock-Well公司的RSView32、信肯通公司的Think&Do、National Instrument公司的LabView、Iconics公司的Genesis、德国西门子公司的WinCC、以色列PC Soft的WizCo、澳大利亚Citech公司的Citech等。国内的组态软件起步也比较早，目前实际工业过程中运行可靠的有北京昆仑通态自动化软件科技有限公司的

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MCGS、北京杰控科技有限公司的Fameview、北京亚控科技发展有限公司的组态王以及三维力控公司的力控组态软件等。

在工程应用中，组态软件一般是有系统开发环境和运行环境两大部分构成的。其中系统开发环境是自动化工程师为实施其控制方案，在组态软件的支持下进行应用程序的系统生成所必须依赖的工作环境。在系统运行环境下，目标应用程序被装入计算机内存并投入实时运行。

基本的组态软件必备的功能组件包括四个部分： ①应用程序管理器；

②图形界面开发／运行程序； ③实时数据库系统组态／运行程序； ④I/O驱动程序。

组态软件通过I/O驱动程序从现场I/O设备获得实时数据，对数据进行必要的加工后，一方面以图形方式直观的显示在计算机屏幕上；另一方面按照组态要求和操作人员的指令将控制数据发送给I/O设备，对执行机构实施控制或调整控制参数。

在一个自动监控系统中，投入运行的监控组态软件是系统的数据处理收集中心、远程监控中心和数据转发中心，处于运行状态的监控组态软件与各种控制、检测设备(如PLC、智能仪表、智能模块、DCS等)共同构成快速响应/控制中心。控制方案和算法一般在设备组上组态并运行，也可以在PC上组态，然后下载到设备中运行，根据设备的具体要求而定，如图3-1所示。

各个管理部门工作站企业办公内网监控计算机监控组态软件二次仪表智能模块、PLC或DCS过程信号输入过程信号输入工业现场过程信号输出过程信号输出

图3-1 监控组态软件在监控系统中的地位

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监控组态软件投入运行后，操作人员可以在它的支持下完成以下任务： （1）查看生产现场的实时数据库及流程画面； （2）自动打印各种实时／历史数据报表； （3）自由浏览各个实时／历史趋势画面； （4）及时得到并处理各种过程报警和系统报警；

（5）在需要时，人为干预生产过程，修改生产过程参数和状态； （6）与管理部门的计算机互连，为管理部门提供生产的实时数据。 在本文的远程监控系统设计中采用了国产工控组态软件“Fameview”作为系统开发的人机界面。

3.1.3 Fameview组态软件简介

Fameview组态软件是北京杰控公司集多年PLC工程应用和服务经验,基于Windows 2000/XP/2003操作平台,独立研制开发的工业数据监控管理软件。运行稳定、速度快、简单易用、功能强大、扩展性好,能为用户提供经济完善的自动化解决方案。被成功应用于冶金、机场、地铁、化工、电力、配电、环保、筑路、核辐照、烟草、啤酒、铁路、煤炭、楼宇、水处理、锅炉、码头输送等行业。

经过许多超大规模项目磨练,及在多个行业普遍应用,已经成为运行稳定、通讯快速、功能强大、使用简单的组态软件,具有能与国外进口软件相媲美的性能。 自开发初期,便撇弃了当时流行的Windows95/98操作平台,而以Windows NT作为开发平台,全部代码采用VC++进行编写,并自然过度到Windows 2000/2003/XP/Vista平台,纯32位代码,多任务系统,保证了软件系统内核的先进和稳定,无内存泄露,长期稳定运行,被誉为“不会死机”的组态软件。始终把可编程控制器(PLC)作为适用对象,定位于自动化应用中高端,设计设备数据表概念,对数据进行批量和并行处理,通讯速度和稳定性倍受赞誉。除提供设备通讯、运行数据库、画面、报警、历史数据等基本功能外,还提供简单实用的数据库连接、数据配方、数据服务、转发服务、报表、双机冗余、变量组、全局变量、web发布等增强功能,许多棘手问题,总能迎刃而解。

1、Fameview组态软件的特点：

（1）Fameview软件最适合工业PLC应用, （2）面向设备数据表的监控,

（3）真正的VB Script编译脚本（高级用户自由编程）, （4）灵活简单的数据存储、报表和数据分析（制作报表方便）,

（5）具有特色的画面编程技术（漫游、透明位图、静态图形转位图等）, （6）集成灵活的可扩展功能块（CA块、FB块）,

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（7）集成GSM手机短信、GPRS、CDMA、宽带、ADSL数据处理和报警, （8）网络服务器、串口服务器、ADSL动态IP服务器、短信数据服务, （9）通讯速度快、画面刷新快（每幅画面上百个位图）, （10）灵活的用户管理（级别可到按钮）, （11）集成视频监控、远程调试,

（12）OEM定制（为行业定制、VC二次开发）。 2、Fameview组态软件内部结构（如图3-2）：

数据扫描处理器fmDataScanerfmDevTable设备数据表画面显示运行数据库fmRunDatabase变量报警fmDataServers数据服务数据报表fmDbLinks数据库连接SQLServerfmDevDriver设备驱动程序配方应用历史存档网络数据服务系统信息串口数据服务ADSL数据服务控制设备控制设备控制设备SMS数据服务 图3-2 Fameview组态软件内部结构

Fameview组态软件由项目管理器、画面开发系统、运行系统这三部分组成。 (1)项目管理器是软件的核心部分和管理开发系统，它将画面制作系统中已设计的图形画面、命令语言、设备驱动程序管理、配方管理、数据报告等工程资源进行集中管理，并在一个窗口中进行树形结构排列，这种功能与Windows操作系统中的资源管理器的功能相似。

(2)画面开发系统是应用程序的集成开发坏境。工程人员在这个环境中完成界面的设计算、动画连接的定义等。画面开发系统具有先进完善的图形生成功能；数据库中有多种数据类型，能合理地抽象控制对象的特性，对数据的报警、趋势曲线、过程记录、安全防范等重要功能有简单的操作办法。利用Fameview丰富的图库，用户可以大大减少设计界面的时间。

(3)画面运行系统是软件的实时运行环境，用于显示画面开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与I/O服务程序(数据采集组件)的数据交换。它通过实时数据库管理从一组工业控制对象采集到的各种数据，并把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成报警、历史记录、趋势曲线等监视功能，并可生成历史数据文件。

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3.2 下位机检测部分分析

3.2.1 PCL-812PG数据采集卡

在监测和控制系统中，由于需要多通道的数据采样和指令输出，选择一款高性能的多功能数据采集卡是十分重要的。PCL-812PG是台湾“研华”公司推出的一款用于PC机的高性能、高速的多功能数据采集卡。此卡不仅性能优异，而且有完善的软件支持，使得这种卡成为工业控制和实验室应用的理想选择。

PCL-812PG是一款ISA总线的半长卡，它能够为PC/PT及其兼容系统提供五种最需要的测量和控制功能。这些功能包括：A/D转换、数字量输入、数字量输出及计算器/定时器功能。此卡有一个工业标准的12位连续转换器（HADC574）用来转换模拟输入，在DMA(直接数据存取)方式下其最大A/D采样频率可以达到30Hz；软件可编程模拟双极型输入范围：+/-5V，+/-2.5V，+/-1.25V，+/-0.625V，+/-0.3125V；A/D转换支持三种触发方式：软件触发、可编程计时器触发和外部脉冲触发，因此此卡有完善的综合性能。

在PCL-812PG的使用过程中有三种可行的软件开发方式：

(1)使用厂家提供的开发环境。PCL-812PG的开发商为该板卡提供了一个基于Windows的标准开发环境，该环境功能完善，使用方便。但其缺点是由于该环境不是一个通用的开发环境，因此该环境的通用性较差，程序不易移植，同时也使程序开发的灵活性受到一定限制；

(2)自己动手编制程序完成底层的数据采集和指令的输出。这种方法为开发者提供了最大的灵活性，但这对开发者软、硬件的水平都提出了较高的要求，不是每个使用者都可以顺利完成的；

(3)利用开发商所提供的Windows标准动态联接库文件。采用这种方法既给开发者提供了相当大的灵活性，同时开发的过程又比较方便。要对硬件设备进行底层操作，就必须安装相关的设备驱动程序，设备安装程序(DEVINST.EXE)使用户能够方便地对各I/O设备进行安装。因为设备驱动程序是基于动态联接库的形式设计的，所以用户必须使用Windows 3.1或更高版本的Windows操作系统。在Windows操作系统下运行安装工具“DEVINST.EXE”文件生成设备的初始化文件“ADVANTECH.INI”，该文件将在Windows起动时进行加载．并对相关的设备结构参数进行初始化。该文件的各字符串定义了不同设备的类型和诸如设备基地址、通讯口地址等设备信息。用户可以通过运行“DEVINST．EXE”文件,在设备参数定义对话框中输入参数值以改变这些参数，使其满足用户的需要。

PCL-812PG提供了16路12位模拟量输入、2路12位的模拟量输出、16路

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数字量输入、16路数字量输出和一个可编程计数器/定时器，PCL-812PG外形图如3-3所示。

图3-3 PCL-812PG外形图

PCL-812PG的接口卡安装在计算机箱内的ISA扩展槽上。为了便于传感器采集的现场数据信号等对象与PCL-812PG板卡之间接线，板卡生产厂提供了相应的接线端子板，端子板可以安装在机箱外适当的地方。DO（数字量输出）通道选用16路继电器输出端子板PCLD-785，该端子板输出的触点负载为DC30V/1A、AC120V/0.5A，满足物料泵和电磁阀门的共同需要。AI（模拟量输入）通道可徐选用PCLD-880端子板。二者外形图分别如图3-4、图3-5所示。PCL-812PG与AI端子板PCLD-880之间通过37芯D型接头连接，与DO输出端子板PCLD-785之间用20芯扁平电缆连接，对象与接线端子板之间用导线连接。PCLD-78的每一个DO通道上有一个单刀双掷继电器，每个继电器对应长断、公共、常通三个触点。若计算机输出为“0”，常断端子与公共端子之间为不接通（触点断开）；若计算机输出为“1”，常断端子与公共端子之间导通（触点闭合）。常通端子的情况则刚刚相反。

PCLD-880是一种为数据采集卡提供方便可靠的信号连接的整体固定接线式模拟量接线端子板。具有一对一直接信号连接、低通滤波功能、10:1电压幅值衰减、4~20mA或1~5V信号转换的特点。在本文中PCLD-880模拟量接线端子与多功能数据采集卡PCL-812PG通过37芯D型接头连接提供模拟量输入。

PCLD-785是一种为解决工业现场工控机ISA总线输出信号转换的16路继电器输出端子板。具有16单极双掷功能、LED信号指示、在线通断驱动线路、较高通断频率、将TTL/CMOS电平转换为继电器输出、整体固定接线等特点。广泛应用在工业开关控制、外部高电压继电器驱动或信号转换、声光报警控制、电机启动控制以及信号控制中。在本文中PCLD-785继电器输出端子板与多功能数据采集卡通过20芯扁平电缆连接驱动报警和泵阀信号的通断。

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图3-4 AI通道接线端子板PCLD-880外形图

图3-5 继电器输出端子板PCLD-785外形图

3.2.2 传感器的选型

传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有对应关系的、便于应用的某些物理量的测量装置。在监控系统中作为最底层的检测设备将工业现场的各种工艺参数如温度、压力、液位、流量等物理量转变为适合于上位计算机处理的标准化电量，通过中间传输装置送到上位机进行处理。

在本文以酚醛树脂储液罐作为监控对象，检测工业现场储液罐的温度、压力、液位这三个物理量，选择传感器的型号就要以工业现场对各物理量的要求为标准。 1.温度:系统中对温度的检测范围为（0-95℃）

温度传感器选用武汉超宇测控技术有限公司生产的CY3602型温度传感器，主要技术指标如下：

（1）精度：1℃； （2）灵敏度：10mV/℃；

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（3）使用范围:0-100℃； （4）工作电压：12V；

（5）温度补偿：真实RH=(传感器RH)/(1.0546-0.00216T)，T为℃； （6）输出电压：0-5.0V。

2.压力：系统中对压力的检测范围为（0-5MPa）

压力传感器也选用超宇公司的CY3018型压力变送器，这种压力传感器有过压能力强，结构简单，耐油耐酸碱盐等特点。主要技术指标如下：

（1）量程：表压0-10MPa（考虑了一定裕量）；

（2）精度：0.1、0.25、0.5级（包括线性、重复性和迟滞）； （3）过电压极限：量程的两倍； （4）输出信号：4-20mA，1-5V； （5）工作环境温度：-40-80℃； （6）供电电源:DC13-40V。

3.液位：系统中对液位的检测范围为（0-1m）

液位传感器选用宁波中方荣自动化仪表科技有限公司生产的ZL3900系列静压式液位传感器，这种液位传感器具有高精度、高稳定性、高可靠性。主要技术指标如下：

（1）量程范围：0-1.5m；

（2）过载压力：最大量程的两倍； （3）输出信号：DC4-20mA或DC0-5V； （4）精度：±0.25%； （5）工作电压：DC12-36V; （6）环境温度：-25-85℃

3.3 上位机与下位机之间的通讯

上位机选用工控机（PC机）作为本地的控制监控中心，在上位机中装有北京杰控科技公司的Fameview组态软件，下位机则选用台湾研华科技的多功能数据采集卡PCL-812PG，Fameview组态软件中安装研华板卡的驱动程序，PCL-812PG接口卡则安装在计算机箱内的ISA扩展槽上，工控上位机与板卡之间通过ISA 总线(Industry Standard Architecture：工业标准体系结构)进行通信完成数据的交换。

ISA总线是IBM公司为PC/AT电脑而制定的总线标准，为16位体系结构，只能支持16位的I/O设备，数据传输率大约是16MB/S，也称为AT标准。开始时PC机面向个人及办公室，定义了8位的ISA总线结构，对外公开，成为标准（ISA标准）。第三方开发出许多ISA扩充板卡，推动了PC机的发展。1984年推

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出IBM-PC/AT系统，ISA从8位扩充到16位，地址线从20条扩充到24条。1988年，康柏、HP、NEC等9个厂商协同把ISA扩展到32位，即EISA总线(Extended ISA)。

数据采集卡，即实现数据采集功能的计算机扩展卡，可以通过USB、PXI、PCI、PCI Express、火线(1394)、PCMCIA、ISA、Compact Flash等总线接入工控机。数据采集的过程是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采非电量或者电量信号,送到上位机中进行分析和处理。

各路传感器所检测到储液罐的温度、液位和压力值通过模拟量输入通道接线端子板PCLD-880输入到PCL-812PG多功能数据采集卡，它们之间用电缆直接进行通信。

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第4章 基于web的远程监控系统结构设计

基于web的远程监控系统主要建立在企业信息网络和企业控制网络集成的基础上，采用本地实时监控技术、组态软件的web发布功能，实现对工业现场信息基于B/S模式的远程监控。远程用户可以通过web浏览器从web服务器和现场代理服务器得到工业现场的历史数据和实时数据，了解现场的实际情况，并做出相应的决策；同时也可以通过监控页面修改现场设备参数，达到控制设备运行的目的。本系统采用B/S模式作为远程实时监控系统的结构。基于B/S结构的远程监控系统是以web为通讯平台的监控系统，采用浏览器作为统一的客户端，方便使用且可跨平台操作。

4.1 基于web监控系统的整体结构设计

4.1.1 设计目标

远程监控系统构建的目标是：不仅在本地完成监视现场运行数据，对现场仪表进行标定，对操作参数进行修改，实现各种先进控制，可以方便地完成对控制系统的组态、下装、监视、设置参数等功能，而且通过公共数据网络和Internet在远程和异地也能对控制系统操作和运行数据传输，实现资源共享。

本文设计的基于Web的远程监控系统为了实现监视和控制的功能，它的设计目标如下：

1．系统应具有很强的实用性，满足采集、控制、显示、查询等功能要求。 2．软件应具有开放性、可扩展性和可维护性，从而为系统今后的升级、扩展提供开放的平台。

3．软件应采用结构化、模块化设计，并尽可能做到单一模块功能化，即一个模块的修改不会影响到其它模块的变动，维护方便，各模块相对独立又有机统一。

4．实现网络远程控制，在网络通信能够保证的前提下实现在任何地方登陆网站即可发布控制命令，远程控制设备。

5．具有高可靠性、安全性，确保系统稳定运行和数据的安全。

6．系统采用直观清晰、友好的人机界面，操作简单方便、灵活，可以浏览各种实时信息和存储的历史信息。

7．采用权限划分，不同的人员拥有不同的权限，分为一般用户和管理员。 在系统的整体设计中，应采用远程客户端直接与现场监控站远程操作代理进行通

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信，而不采用web服务器作为远程监控代理的模式，主要是考虑以下几个方面的原因：

(1)对现场控制的实时性

采用web服务器作为数据通信远程监控代理的模式。其监视数据流程为：现场监控站→web服务器→远程用户，而直接通信方式其监视数据流程为：现场监控站→远程用户，相比之下采用直接通信方式减少了远程用户访问数据库的时间，提高了系统的实时性。

(2)减轻web服务器的负担

web服务器仅负责对设备、远程用户的管理，不需要进行大量的实时数据的传输，这样可以大大降低web服务器的负担。

(3)有利于系统的扩展

当增加本地监控节点的数量时，web服务器应用程序不需要做大规模的改动，这样有利于系统的扩展和维护。

4.1.2 设计原则

一个系统开发的成功与否首先取决于它能否正确实现预定的目标和功能，其次要有充分的条件保证系统的未来发展，因此，监控系统的设计应遵循以下原则：

(1)技术先进性：要实现同样的功能，无论是在硬件设备上还是在软件系统上都有不同层次的选择，有的技术比较先进，有的相对落后，采用相对先进的技术不仅能保证良好的性能，而且便于未来系统的进一步发展；

(2)经济实用性：在满足系统功能的基础上，尽可能采用成熟的先进技术，保证最优的性能价格比，降低维护费用；

(3)灵活开放性：一个系统想要实现与其它系统的资源共享，适应不同的网络环境，在未来的应用中保持很好的适应性，必须具有灵活的组网结构和开放的联网功能；

(4)通用性：通过应用标准的编码规则、接口形式，开放的通信协议和标准数据传输速率，增强系统的通用性；

(5)可扩展性：采用模块化结构，“高内聚，低耦合\。考虑到随着工业现场规模的扩大和低压配电设备的增加，监控系统的规模逐渐扩大，因具有比较好的扩展性；

(6)实时响应性：为了达到监控的目标，系统必须对发生的异常信息进行实时响应，并进行报警和自动处理；

(7)方便使用、利于维护；

(8)安全性：系统应采取有效措施防止信息泄漏及恶意破坏。实行分级管理，

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不同级别的人员被赋予不同权限，进行与之权利相适应的操作。

4.1.3 系统结构原理图

按照上述设计目标和原则可以画出系统结构原理图如下所示。

web客户端web客户端web客户端基于TCP/IP协议和IIS技术的Internet客户端系统web路由器1#防火墙工业以太网web路由器2#企业内部其他部门监控中心利用组态软件实现web发布实时数据报表打印服务器系统现场总线装有Faneview组态软件的计算机工控机PCL-812PG数据采集卡PCL-812PG数据采集卡传感器模块执行机构传感器模块执行机构现场监控系统工业现场储液罐工业现场储液罐

图4-1 基于web的远程监控系统结构原理图

4.1.4 远程监控系统整体结构

基于web的远程监控系统采用Fameview组态软件的web发布功能来实现的，整个系统由三大部分组成：现场监控系统、服务器系统、客户端系统。下面对这三部分做具体介绍。

(1)现场监控系统(SCADA系统)

现场监控系统一方面负责监测各个现场控制结点的运行状况数据，经过汇总、预处理后传递给各实时现场监控主机，需要远程监控的数据传递给服务器系统。另一方面它接受远程客户端发过来的控制命令，对命令进行解析、验证、然后采取

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相应的动作。

现场监控主机有两个功能，其一是实现常规监控系统功能的现场监控软件，监控软件可以通过多种途径获得实时数据进行监控与组态，对于有OPC接口的 现场智能设备，可以直接通过OPC客户对象与OPC数据服务器通信，从而获得现场数据(OPC数据服务器通过底层硬件接口经过智能网络终端从现场设备处获得现场数据)；也可以使用组态软件自带的API接口，直接采用RS232/485通信接口从现场设备获得数据等。监控系统可以将控制指令传送到现场设备上，并且将必要的历史数据、统计数据等存入SQL Server数据库。另一功能是作为远程监控代理，它接受远程客户的命令和参数，并对这些命令进行解释执行，将远程客户所需的数据或者命令的执行结果反馈给远程客户。若现场工作的任务较重，现场监控软件和远程监控代理软件可分别运行在不同的机器上。

现场监控系统组成的网络(即控制网络)，既可能由各种现场总线组成(如：Profibus)，也可能是其他工业控制网络(Ethernet)组成，Infrant为各个控制结点 提供通讯服务，一般采用特有的通信协议，如：Profibus现场总线采用Profibus 协议，这些协议与TCP/IP协议存在很大差异，正是由于现场监控系统的网络(控 制网络)与服务器系统的网络(信息网络)的技术要求和特点有所不同。

(2)服务器系统

服务器系统是一个中介系统，主要由web服务器、数据库服务器等共同组成。web服务器是一个提供远程监控服务功能的网站服务器，在这台服务器上放置若干能对现场生产过程或者设备进行远程操作的web页面，当远程用户需要进行远程操作时，先登录到此网站，下载相应的页面，就可以进行远程操作了。由于现场监控系统的数据很复杂，包括图形、曲线数据，还有各种实时数据，并要求实时数据能进行动态刷新，还要求有一定的实时性。所以本系统采用IIS(Internet Information Server)和动态服务器主页ASP技术实现动态交互式web设计。IIS和ASP技术结合可以简单地将web服务器和数据库连接，将HTML，脚本和其他组件相结合，建立高效的互动式动态web应用程序环境。

系统用ASP技术及ADO(ActiveX数据对象)实现动态网页的设计和SQLServer数据库的访问，进行各种信息的对外发布。在Windows 2000下应用SQL Server 2000建立数据库服务器。数据库分为实时数据库和关系数据库。本系统实时数据信息采用自行开发的实时库，历史数据信息采用SQL Server 2000数据库。实时数据库结构设计主要根据现场监控系统的特点和要求设计实时数据库的结构。实时数据直接存入实时数据库，经过分析处理后的数据存入关系数据库实现数据共享访问。历史数据的保存由现场监控软件负责，远程用户可调用web服务器中的ADO组件(ADO是一种基于OLE DB标准的对象模型)对该数据库进行操作，生

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产过程中的历史数据、现场智能测控设备实时管理的数据、远程用户的操作权限数据、远程操作日志等都存于这一数据库中。

(3)客户端系统

客户端系统是用户直接与之交互的部分，使用浏览器与web服务器进行交互，它一般没有应用程序，借助于HTML、VBscript、Javascript、ActiveX、JavaApplet等技术可以处理一些简单的客户端处理逻辑，显示用户界面及web Server端的运行结果。客户端不需要任何数据库驱动程序，但是需要下载这些组件。也就是说，远程客户计算机是普通的具有web浏览器的个人计算机，无需安装任何专用软件。

4.2 基于web的远程监控系统的运行过程

基于web的远程监控系统是利用组态软件的web发布技术在本地监控机上配置相应的IIS，将上位机中的组态画面和下位机检测的现场实时数据与Internet连接起来，通过web服务器和数据库服务器将这些工业现场信息以页面的形式发布在网络上。在远程客户端，用户通过web浏览器查看现场信息，实现与在中控室等同的远程监控效果。

4.2.1 系统具体运行过程

基于web的远程监控系统具体的运行过程如下：

(1)远程用户首先通过web浏览器(如IE)登录到能够提供远程操作服务的网站，并远请求进行程操作的页面。同时进入页面需要先登录，只有当用户名和密码符合才被允许进入。

用户分为一般用户，高级用户和管理员三个级别。一般用户只能对数据报表进行查看。高级用户具有和数据服务器进行交互的能力，高级用户拥有的权限包括按日期查询数据、删除数据以及打印数据报表，也可以查看监测数据随时间变化历史趋势图以及同类设备相对变化趋势图，同时还可以和工业现场的监控计算机建立连接，接收实时性要求更强的现场实时数据。管理员除了具有高级用户的权限外，它可以对生产过程或者现场测控设备发出控制、调试、调整等命令，发送给现场的代理服务器软件，并对这些命令进行解释执行，将远程客户所需的数据或者命令的执行结果反馈给远程客户。

(2)如果是第一次登陆此页面，页面提示是否安装远程操作所需的ActiveX控件。确定后ActiveX控件会自动安装到客户机，客户机上出现ActiveX控件提供的操作界面。此用户若下次在此计算机上再要进行相同操作时，就可以不再下载相同的ActiveX控件。

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(3)由已经安装在客户计算机上的ActiveX控件的客户端向工业现场监控站计算机上的远程操作代理软件发出建立TCP连接请求。

(4)当现场监控计算机允许连接时，发出TCP连接响应，至此客户计算机和现场监控计算机建立了联系，可以直接进行通信，以后的操作不再通过web服务器。

(5)在已经建立起来的TCP连接上，远程客户通过ActiveX控件提供的操作界面进行远程监控、维护和管理等操作；ActiveX控件实时显示生产过程现场的过程参数、报警状态以及现场智能测控设备的工作参数和状态，同时它收集客户对生产过程或者现场测控设备发出的控制、调试、调整等命令，发送给现场的代理服务器软件。

在这个运行机制下，系统数据分为了历史数据和实时数据，客户通过两条线路获得这些数据，一条是客户端和web Server的连接，从这条线上用户访问主页，从而从数据库中获取历史数据；另一条就是客户端和控制网络的连接，从这条线路上用户可以通过专用通道访问实时数据。通过这条线路，用户还可以传送远程控制信息实现遥控操作。

4.2.2 关键技术简介

IIS是Internet Information Services的缩写，IIS（即互联网信息服务）是一种网页服务组件，其中包括web服务器、FTP服务器、NNTP服务器和SMTP服务器，分别用于网页浏览、文件传输、新闻服务和邮件发送等方面，它使得在网络（包括互联网和局域网）上发布信息成了一件很容易的事。通过在计算机上安装和配置相应的IIS 网页服务组件，就可以创建自己的网络站点。

ActiveX是Microsoft提出的一组基于COM的使得软件控件能在网络环境中进行交互的技术集。它与具体的编程语言无关。作为针对Internet应用开发的技术，ActiveX既被广泛应用于web服务器以及客户端的各个方面，又被用于方便地创建普通的桌面应用程序。ActiveX是紧凑的、小巧的和快速的组件，可以应用于Internet、Intranet及其他应用程序的开发。这些特点对于Internet的网页的实现、公布和传送是很重要的。ActiveX既包含服务器端技术，也包含客户端技术。其主要内容有：

（1）ActiveX控制(ActiveX Contro1)：用于向web页面、Microsoft Word等支持Activex的容器(Container)中插人COM对象，这些对象常称为Activex控件。

（2）ActiveX文档(ActiveX Document)：用于在web浏览器或者其它支持ActiveX的容器中浏览复合文档(非HTML文档)，例如Microsoft Word文档，Microsoft Excel文档或者用户自定义的文档等。

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（3）ActiveX脚本描述(ActiveX Scripting)：用于从客户端或者服务器端操纵ActiveX控制和Java程序，传递数据，协调它们之间的操作。

（4）ActiveX服务器框架(ActiveX Server Framework)：提供了一系列针对web服务器应用程序设计各个方面的函数及其封装类，诸如服务器过滤器、HTML数据流控制等。

TCP/IP协议组件，虽然一般标识为“TCP/IP”，但实质上在TCP/IP 协议组件有好几个不同的协议，包括：IP（网际层协议），TCP（可靠的主机到主机层协议），UDP（尽力转发的主机到主机层协议），ICMP（在IP 网络内为监控、测试、管理功能而设计的多层协议）。

IP 是网际协议，它保证互连网的连接，是TCP/IP 协议族中最为核心的协议。所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP数据都以IP 数据报格式传输。IP 提供不可靠、无连接的数据报传送服务。不可靠的意思是它不能保证IP 数据报能成功地到达目的地，它仅提供最好的传输服务。如果发生某种错误时，丢弃数据报，发送ICMP 消息报给源端，任何要求的可靠性必须由上层来提供。

TCP 是面向连接，使用IP提供高度可靠数据的传输层协议，它的目的是在不可靠的互连网上建立可靠的端到端的字节流。TCP协议的实现是整个TCP/IP 协议中最复杂的一个。TCP协议是面向连接的、端对端的可靠通信协议。TCP采取了很多机制来保证它的可靠性，比如TCP 连接的建立与关闭机制、超时重传机制、数据包确认机制、流量控制机制等等。实现TCP 协议所要做的就是实现这些机制，在不影响协议功能的前提下适当的做一下简化。

UDP是一个简单的、尽力转发的数据报协议，它是面向无连接的、提供高效率但不可靠的传输层服务。它的优点是高效率，不必建立和释放连接，节省了许多开销。UDP 和TCP 一样，都使用相同的网络层（IP），它与TCP不同的是：不提供数据传送的保证机制，它把应用程序传给IP层的数据发送出去，但是并不保证他们能到达目的地。另外，UDP也不能确保数据的发送和接收顺序。

ICMP协议其实是IP协议的附属协议，IP协议用它来与其他主机或路由器交换错误报文和其他的一些网络情况。ICMP协议的主要职责就是用于路由器或者主机向其他的路由器或者主机发送出错报文和监控信息，在测试网络延迟规律上起着重要的作用。

4.3 现场监控系统设计

本文中结合了某化工产酚醛树脂储液罐温度控制系统完成对工业现场工艺参数的远程监控，但是现场监控层在整个系统中是关键部分。现场监控系统包括被控对象储液罐、各类传感器、接线端子板、PCL-812PG数据采集卡、工控机等。

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系统组成方框图如图4-2所示。利用各种变送器测量储液罐的温度、液位和压力值，通过模拟量输入通道接线端子板PCLD-880输入到PCL-812PG的模拟量输入通道，经A/D转换后变成数字量输入到工控机。工控机内的组态软件按照控制要求对测量数据进行处理、运算，输出数据经PCL-812PG的输出通道经继电器输出端子板PCLD-785输出，控制电磁阀、泵和调节阀等执行机构运行，从而控制储液罐的温度。

温度变送器储液罐液位变送器压力变送器蒸汽调节阀进料泵电磁阀PCLD_880PCL-812PGPCLD_785工控机

图4-2 现场监控系统组成框图

4.3.1 系统I/O点分配

通过上述章节对储液罐温度远程监控系统的分析，将系统中不同的输入输出变量进行统计，在该现场监控系统中有三个模拟量输入信号（分别记作T1、L1、P1）,一路模拟量输出TO，6路开关量输出。液位开关输出为LL、LH；压力开关输出为PL、PH；温度开关量输出为TL、TH。各路输入输出量要与相应的接线端子板接口对应起来。整个系统的I/O分配表如表4.1所示。

表4.1 系统I/O分配表

AI输入 对象 T1 L1 P1 对象 蒸汽调节阀 温度输出:W1 液位输出:V1 压力输出:U1 DO输出 接线端子板 PCLD-880:adsPCLD-880:adsPCLD-880:ads对象 蒸汽调节蒸汽调节进料泵 进料泵 接线端子板 PCLD-880:DOPCLD-880:DOPCLD-880:DOPCLD-880:DO AO输入 接线端子板 FV PCLD-880:DA

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