何戡，李強，宗學(xué)軍，楊儀剛

(1. 沈陽化工大學(xué) 信息工程學(xué)院， 沈陽 110142；2. 北方華錦熱電公司，遼寧 盤錦 124021)

隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展以及企業(yè)規(guī)模的日益擴大，企業(yè)生產(chǎn)過程建立遠程監(jiān)控系統(tǒng)成為大勢所趨。傳統(tǒng)C/S模式遠程監(jiān)控系統(tǒng)雖然在局域網(wǎng)內(nèi)具有實時性好、安全性高等優(yōu)點，但是在廣域網(wǎng)范圍內(nèi)的局限性日益凸顯，如客戶端需要安裝大量復(fù)雜的工業(yè)化軟件；客戶端需要頻繁維護，提高了管理維護費用；客戶端訪問數(shù)量存在限制，且不能滿足客戶端跨平臺的要求等[1]。為了滿足現(xiàn)代企業(yè)信息化管理和市場應(yīng)用的需求，將結(jié)合C/S模式和Web技術(shù)的B/S模式引入到遠程監(jiān)控系統(tǒng)中，采用Web瀏覽器作為統(tǒng)一的遠程客戶端。相對于傳統(tǒng)的C/S模式，B/S模式下的遠程監(jiān)控系統(tǒng)具有與平臺無關(guān)，用戶界面一致，使用簡便，可擴展性好、易維護和升級等優(yōu)點[2]，且其客戶端無需安裝復(fù)雜的工業(yè)化軟件，只需安裝通用的Web瀏覽器，通過Internet即可實現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場的遠程調(diào)度和指揮決策。

本文在分析遠程監(jiān)控系統(tǒng)功能和層次結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一個基于B/S架構(gòu)的通用遠程監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，并利用該模型，成功開發(fā)了北方華錦熱電公司脫硫工藝遠程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集及存儲、信息發(fā)布、遠程信息訪問、遠程決策等功能。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試和系統(tǒng)運行，證明該系統(tǒng)具有安全性高、實時性好、運維成本低等優(yōu)點，提高了企業(yè)的信息化管理水平和經(jīng)濟效益。

1 通用遠程監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)流程工業(yè)中不同的現(xiàn)場控制系統(tǒng)，設(shè)計開發(fā)了一個基于B/S架構(gòu)的通用遠程監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示。該監(jiān)控系統(tǒng)主要包括3個功能層： 現(xiàn)場監(jiān)控層、服務(wù)器層和遠程監(jiān)控層。

圖1 通用遠程監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

1) 現(xiàn)場監(jiān)控層。該層主要實現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)的采集、顯示和存儲以及對生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的監(jiān)視，它由多個操作員站組成，各個站配備了高性能、高可靠性的工控機，通過PLC或DCS與現(xiàn)場儀表等設(shè)備進行通信以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。工控機上安裝的組態(tài)軟件可實現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場實時動態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)視、設(shè)備的控制、數(shù)據(jù)的處理存儲、報警和趨勢分析等功能。

2) 服務(wù)器層。該層是整個系統(tǒng)的中樞，主要由Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成，Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器一般跟現(xiàn)場操作站在同一個網(wǎng)段。Web服務(wù)器主要為用戶提供實時監(jiān)控頁面，針對用戶的要求對數(shù)據(jù)進行一定的處理，并能將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)實時傳送到瀏覽器。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器主要用來存儲和提供生產(chǎn)過程中的歷史數(shù)據(jù)、現(xiàn)場設(shè)備的實時數(shù)據(jù)等。

3) 遠程監(jiān)控層。該層是面向客戶的窗口，用戶不需要安裝任何復(fù)雜的工業(yè)化軟件，只需安裝通用的Web瀏覽器，如IE和Firefox等，通過Internet就可以隨時隨地地瀏覽工業(yè)現(xiàn)場的實時情況。由于涉及實際的生產(chǎn)過程，為了限制用戶的訪問數(shù)量以及保證服務(wù)器架構(gòu)的穩(wěn)定性、工業(yè)生產(chǎn)的安全性，可采用防火墻、用戶身份認證等措施。

該種基于B/S架構(gòu)的通用遠程監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),很大程度上減輕了客戶機的壓力，避免把負荷均衡的分配給Web服務(wù)器[3]，突破了傳統(tǒng)C/S模式中地域和時間的限制，是一種開放式的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。

2 應(yīng)用實例

依據(jù)該公司目前脫硫控制系統(tǒng)的特點，在保證原控制系統(tǒng)安全性和可靠性的前提下，利用已構(gòu)建的體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計和開發(fā)了脫硫工藝遠程監(jiān)控系統(tǒng)。

2.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

脫硫工藝遠程監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 脫硫工藝遠程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

在現(xiàn)場監(jiān)控層中，控制系統(tǒng)采用Rockwell的硬件設(shè)備，操作員站安裝有Rockwell公司的FT View軟件；在服務(wù)器層中，由于需要存儲的數(shù)據(jù)量不大，采用SQL Server數(shù)據(jù)庫對生產(chǎn)過程現(xiàn)場數(shù)據(jù)等信息進行管理和存儲，并使用ASP.NET[4]和ADO.NET[5]技術(shù)實現(xiàn)了服務(wù)器端Web應(yīng)用程序的開發(fā)和對SQL Server數(shù)據(jù)庫的訪問,完成對熱電公司脫硫工藝過程中各種信息的發(fā)布；在遠程監(jiān)控層中，客戶端配置了通用的Web瀏覽器。為了保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全及架構(gòu)的穩(wěn)定性，使用了防火墻技術(shù)，經(jīng)過授權(quán)的用戶方可訪問該系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)實現(xiàn)方法

使用FT View軟件建立操作員站與控制站的實時通信，在FT View中對所要監(jiān)控的現(xiàn)場數(shù)據(jù)建立標簽，并且利用FT View的存檔工具，將標簽歸檔到SQL Server數(shù)據(jù)庫中。利用IIS服務(wù)，C#語言，建立一個基于.NET平臺的Web應(yīng)用程序，通過與SQL Server數(shù)據(jù)庫的交互，實現(xiàn)了對熱電公司脫硫工藝過程中各種信息的發(fā)布。同時，使用JavaScript進行Web客戶端的開發(fā)。

實時動態(tài)數(shù)據(jù)傳輸是遠程監(jiān)控系統(tǒng)的基本要求之一，目前主流的數(shù)據(jù)通信方式主要有采用Web局部異步刷新方式的AjaX[6]技術(shù)和Winsock[7]技術(shù)，見表1所列。

表1 Ajax技術(shù)與Winsock技術(shù)對比

通過表1的比較，結(jié)合企業(yè)的要求，筆者采用開發(fā)周期短、成本低、客戶訪問數(shù)量大等優(yōu)點的AjaX技術(shù)。AjaX技術(shù)使用js客戶端腳本開發(fā)，為了提高代碼的兼容性，利用js主流框架jquery進行具體開發(fā)。

3 結(jié)束語

遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)的采集、存儲和處理，在企業(yè)的經(jīng)營和管理中發(fā)揮著重要的作用。本文構(gòu)建了一個面向流程工業(yè)的基于B/S架構(gòu)的通用遠程監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，并且在此基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)據(jù)庫、Web服務(wù)器、AjaX等技術(shù)，成功開發(fā)了北方華錦熱電公司脫硫工藝遠程監(jiān)控系統(tǒng)。同時，由于使用“瘦”客戶端方法，企業(yè)管理層通過Web瀏覽器就能隨時隨地訪問遠程服務(wù)器，監(jiān)視生產(chǎn)過程，以便及時做出決策指導(dǎo)生產(chǎn)。該系統(tǒng)的成功開發(fā)也驗證了本文構(gòu)建的通用遠程監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的可用性，具有一定的推廣價值。

參考文獻：

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