如何基于Internet的远程监控系统架构研究与设计？

0 引言

随着网络技术的迅速发展，Internet 已经成为信息时代的主要信息载体，并在工业现场获得了一定的应用。

而现场控制技术的兴起，改变了控制系统的结构，使其向着网络化的方向发展。一方面，现场总线技术从工业设备底层向上发展，逐步扩展到网络化、开放性和分布性;另一方面，计算机网络从互连网 Internet 顶层向下渗透，直至和底层的现场设备可以通信。由此，具有远程监视功能的现场总线控制系统应用而生，它通过现场控制网络(或现场总线)和 Internet 把分散于各局部现场、独立完成特定功能的控制计算机互连起来，以达到资源共享、协同工作、远程监视和集中管理的目的，并形成全分布式设备控制和远程状态监视系统。

由此可见，由于现场总线技术适应了控制系统向智能化、网络化、分散化的发展趋势，显示了强大的生命力，得到了迅速发展，成为控制领域的热点技术。从工业控制领域来讲，由于现在的工厂和生产在地域上越来越分散，要总揽现场控制信息和生产状况，或要实现对分散在个工厂和生产线上的控制网络进行状态监控，只有通过 Internet,特别是对一些大型的跨省或跨国公司，要实现对分散在各地的下属公司，进行经营、生产概况的数据、曲线总览，同时监视工厂生产装备的运行状态，更是迫切要求控制网络和 Internet 相结合来实现远程控制。所以，将控制网络与 Internet 结合将成为控制领域的一个发展趋势。

1 系统体系结构

本文主要研究基于 Internet 对被控对象实施远程监控的有关方法、技术和实现问题，远程监控体系的具体结构示意图如图 1 所示。其中处于最高层的是用户服务层，数据服务层，用于提供信息浏览、服务定位及汇总管理本层上下的数据源。处于底层的是现场设备层。

图1 系统结构示意图

1.1 自制多现场总线控制系统的改造

本课题组已经自制了多现场总线的控制系统，底层设备主要由基于现场总线的信息监控软件、多协议转换器、现场智能单元、Modbus 多现场总线接口可选协议转换器等构成。

iFIX是Intellution Dynamics自动化软件产品家族中的HMI/SCADA最重要的组件，它是基于Windows NT/2000平台上功能强大的自动化监视与控制的软件解决方案。iFIX可以精确地监视、控制现场过程。

测控平台中上位机监控软件采用 Intellution 公司的 iFIX2.26 组态软件作为开发环境，并通过 ActiveX 控件技术，实现了三维控件与自动化软件的无缝集成，使系统同时具有了二维和三维的监控功能。现场智能单元具有液晶和键盘人机接口、参数设定和修改、本地/ 远程切换等功能，具有多路模拟量、数字量输入、输出通道，可用于如阀、泵等现场执行装置和测量流量、压力、温读、液位等过程量的传感装置。现场控制单元一般由远程控制接口、现场控制模块、中心控制模块和参数配置模块等部分组成，通过现场控制模块可实现设备的本地控制，远程控制接口和现场主监控机通过现场总线控制网络进行数据信息交换，进而可以实现设备的远程操作。

1.2 iFIX 与多现场总线控制系统之间的实时数据交互

iFIX 的最重要的功能之一就是数据采集及处理。对现场数据的采集主要依靠 iFIX 的扫描、报警、控制程序SAC(scan alarm control)从 DIT 驱动程序映像(driver image table)读数据，并送到过程数据库以及通过内部数据访问函数或通过 VBA 和关系数据库进行数据交换和处理。

1.3 iFIX 与远程监控用户之间实时数据交互

基于Internet构架的iFIX 的数据库的实时数据发布就是利用组态软件iFIX和Webserver 来实现的。

远程监控软件由数据存储和数据发布两部分完成:①数据存储部分是在远程控制计算机上部署数据库服务器，监听上位监控计算机的连接请求，在与上位监控计算机建立连接后，远程控制计算机对现场上位机发送过来的数据进行分类，通过 ODBC(开放式数据互联)把数据存入数据库中的相应数据表;②数据发布部分完成的功能主要是部署 Web 应用服务器，建立 Web 应用服务器和数据库服务器的连接，对 Web 服务器进行开发使之具有动态网页的发布功能。Web 服务器通过 ADO(activeX data object)与数据库服务器建立连接，不断从数据库服务器取得最新的实时数据，用 ASP 编写动态网页。动态网页和实时数据建立绑定后，客户端通过浏览器就可以监视最新的现场实时数据。

2 系统构架设计

2.1 应用平台设计

用户服务层是远程监控系统的最前端，它是面向监控者的界面，其它层次提供的服务在这里的具体应用中得以体现。在远程控制计算机上，配置好 Web 服务器并完成相应的 Web 服务器开发。使得 Web 服务器能从数据库服务器得到最新的数据并具有发布实时动态网页的能力。

在本监控系统中，首先要连接数据库，采用 ADO 通过 ODBC 进行连接，其相关脚本程序分析如下：

① 通过 ADO 建立与数据库的连接，用 OPEN 命令打开数据库，并通过 SQL 语言执行对数据库表的查询，查询结果放在结果集对象(recordsets)中，即程序中的 rs.ASP 脚本程序如下：

② 对返回的查询结果进行 Web 显示，通过 WHILE 循环来实现所有记录的遍历。对于每一个记录，显示其所有字段：

2.2 监控参数的实时显示

参数实时监控系统的首要问题是参数显示的自动更新，在本系统中采用网页自动刷新技术来实现。解决网页自动刷新的关键是确定刷新的地址，也可以用固定的网页地址作为要执行的网页，用自动确定刷新的网页地址，通过 Request 对象首先动态得到本网页的实际地址，并把地址用一个变量记录(如 URL)，然后刷新这个地址，其脚本程序如下：[!--empirenews.page--]

2.3 网络安全

对于远程控制中的网络安全性问题，可以采用如下方法来加以解决：

① 加装防火墙，保护控制系统的 Web 服务器;② 采用适当的加密方法，对传输数据进行加密;③ 加强身份确认，防止有人盗用身份进行控制。

2.4 系统构造以后的实验研究与验证

在基于 Web 的数据远程监控中，远程用户登陆监控系统主页后，需进行身份认证，只有合法的用户方可进入控制站主页。在控制站主页中，用户可以很方便地查询各种控制参数，实时状态信息，如可在计算机屏幕上看到压力控制系统动态网页，进行远程监控。

3 结束语

随着工业自动化程度的日益提高，以及现场总线技术的成熟，组态软件今后应用的成长空间还相当广阔，必将拓展更多的应用领域。Internet是信息技术中技术最为成熟、有众多硬件供应商支持的信息高速通道，它把大量的局域网联成了广域网，将其应用到工业控制领域，在现场设备中内置Web服务器，使之具备网络发布功能，又能与现场总线技术相互渗透。采用Internet将是工业控制网络发展的必然趋势。