熊 甜，鄭 松，徐哲壯，邵 偉，盧發(fā)海

(福州大學(xué) 電氣工程與自動化學(xué)院，福建 福州 350108)

基于移動化網(wǎng)關(guān)的工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)*

熊 甜，鄭 松，徐哲壯，邵 偉，盧發(fā)海

(福州大學(xué) 電氣工程與自動化學(xué)院，福建 福州 350108)

針對傳統(tǒng)工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)所面臨的成本和安全性等問題，以智能移動設(shè)備為核心設(shè)計(jì)了基于移動化網(wǎng)關(guān)的工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用智能移動設(shè)備的無線通信能力，采用無線局域網(wǎng)技術(shù)收集工業(yè)系統(tǒng)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，同時采用無線廣域網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。該系統(tǒng)不僅降低了硬件成本，還可通過智能移動設(shè)備的管理實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的物理隔離，有效地保障了工業(yè)現(xiàn)場的信息安全。該系統(tǒng)在某熱熔膠機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該系統(tǒng)可以在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上實(shí)時可靠地監(jiān)控工業(yè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和更改設(shè)備參數(shù)，具有實(shí)用價值。

遠(yuǎn)程監(jiān)控；工業(yè)信息安全；移動設(shè)備；網(wǎng)關(guān)；物聯(lián)網(wǎng)

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)在工業(yè)控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)逐步在工業(yè)現(xiàn)場得到普及，在工業(yè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，能夠迅速、準(zhǔn)確地掌握當(dāng)前被控對象的實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備點(diǎn)監(jiān)控的在線化、自動化管理[1]。

但是，現(xiàn)有的PC-工業(yè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備-PLC模式的工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，工業(yè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的成本過高和信息安全問題也成為了該系統(tǒng)應(yīng)用的一大挑戰(zhàn)。現(xiàn)有系統(tǒng)需要固定的工業(yè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備負(fù)責(zé)收集和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，工業(yè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的適用范圍窄并且容易遭受外部的網(wǎng)絡(luò)攻擊，不僅給工業(yè)企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而且造成工業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)被竊取或是惡意破壞，進(jìn)而威脅到工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營，甚至是工控人員的人身安全。

針對上述問題，本文以智能移動設(shè)備為核心，創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了基于移動化網(wǎng)關(guān)的工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可通過無線局域網(wǎng)技術(shù)將PLC等現(xiàn)場設(shè)備的信息匯集到移動設(shè)備上[2]，進(jìn)而利用移動設(shè)備的無線廣域網(wǎng)通信能力(WiFi或4G)與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)建立起數(shù)據(jù)通信。該系統(tǒng)充分利用了智能移動設(shè)備的通信功能和計(jì)算能力，無需購置專用的工業(yè)路由器和布設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)，在降低成本的同時，提升了系統(tǒng)的靈活性。更重要的是，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)需要通過現(xiàn)場移動設(shè)備的授權(quán)才能夠訪問工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，在移動設(shè)備關(guān)閉聯(lián)網(wǎng)功能時則能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的物理隔離。因此，該系統(tǒng)能夠有效保障工業(yè)現(xiàn)場的信息安全，大大降低了信息泄露和被攻擊的隱患，為工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的信息安全提供了一套有效的解決方案。

本文分別從整體方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、移動網(wǎng)關(guān)的軟件設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程安全訪問和遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流程等方面對該系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，并且將該系統(tǒng)在熱熔膠機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)上進(jìn)行了試用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了基于移動化網(wǎng)關(guān)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)具備良好的可靠性和實(shí)時性，具有廣泛的應(yīng)用價值。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

基于移動化網(wǎng)關(guān)的工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的整體框架如圖1所示，主要由遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)、智能移動設(shè)備、工業(yè)藍(lán)牙模塊和可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)四部分組成。遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)與智能移動設(shè)備在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下運(yùn)行Modbus TCP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信[3-4]，智能移動設(shè)備通過藍(lán)牙無線通信從工業(yè)藍(lán)牙模塊獲取工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)信息[5-6]，工業(yè)藍(lán)牙模塊作為智能移動設(shè)備和PLC之間的通信橋梁，能夠同時支持藍(lán)牙無線通信和RS485通信[7-8]，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，PLC自帶RS485通信接口[9]，可實(shí)時采集工業(yè)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，對工業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場控制。必須說明的是，本系統(tǒng)框架具有通用性，不依賴于任何具體的軟件和硬件設(shè)備。

圖1 系統(tǒng)框架

在現(xiàn)有的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，工業(yè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備容易遭到網(wǎng)絡(luò)攻擊而導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露乃至惡意篡改，嚴(yán)重威脅工業(yè)控制系統(tǒng)的信息安全。本系統(tǒng)采用智能移動設(shè)備作為網(wǎng)關(guān)的思路，從物理上根本杜絕了工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)在無人值守時遭到網(wǎng)絡(luò)攻擊的可能，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)向智能移動設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)查詢或控制指令，達(dá)到對工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程操作、調(diào)試和監(jiān)控的目的，實(shí)現(xiàn)工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的信息安全化和可靠化。

1.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)

在本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的是臺達(dá)公司的DIAView工業(yè)監(jiān)控軟件。DIAView基于Windows操作系統(tǒng)，支持Modbus TCP、Modbus RTU/ASCII、OPC等協(xié)議。DIAView與智能移動設(shè)備工作在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)，運(yùn)行Modbus TCP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，底層端的通信由Socket(套接字)接口[10-11]對數(shù)據(jù)流進(jìn)行監(jiān)聽。

1.2 智能移動設(shè)備

智能移動設(shè)備采用Android操作系統(tǒng)的平板電腦或手機(jī)等移動設(shè)備，支持TCP/IP、WiFi、藍(lán)牙等網(wǎng)絡(luò)通信API。智能移動設(shè)備同時與DIAView軟件和工業(yè)藍(lán)牙模塊進(jìn)行通信，主要功能為：(1)對遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)行授權(quán)訪問；(2)與智能移動設(shè)備、工業(yè)藍(lán)牙模塊之間建立數(shù)據(jù)鏈路；(3)將獲取的數(shù)據(jù)以列表的形式顯示在屏幕上。

1.3 工業(yè)藍(lán)牙模塊

工業(yè)藍(lán)牙模塊同時支持藍(lán)牙無線通信和RS485通信，通過藍(lán)牙協(xié)議與Modbus RTU協(xié)議的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)智能移動設(shè)備與PLC之間的數(shù)據(jù)通信。PLC采集的數(shù)據(jù)由藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)模塊解析、篩選后轉(zhuǎn)換為藍(lán)牙協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)包，發(fā)送給智能移動設(shè)備。工業(yè)藍(lán)牙模塊接收到智能移動設(shè)備的數(shù)據(jù)包時，進(jìn)行判斷、處理，轉(zhuǎn)換成Modbus RTU協(xié)議數(shù)據(jù)包再轉(zhuǎn)發(fā)給PLC。

1.4 PLC

本系統(tǒng)中PLC與工業(yè)藍(lán)牙模塊連接的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為點(diǎn)對點(diǎn)連接，PLC采用循環(huán)掃描的工作方式對工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)寫入內(nèi)部存儲器中供工業(yè)藍(lán)牙模塊查詢，通過內(nèi)部邏輯處理來響應(yīng)工業(yè)藍(lán)牙模塊的控制指令，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)設(shè)備的控制。

2 移動化網(wǎng)關(guān)的軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中的移動化網(wǎng)關(guān)利用了Android移動設(shè)備的移動化、智能化和無線通信等功能，采用Eclipse軟件對Android移動設(shè)備進(jìn)行程序開發(fā)，設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程訪問安全機(jī)制，建立了數(shù)據(jù)通信鏈路，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的列表化顯示。

2.1 遠(yuǎn)程訪問授權(quán)

遠(yuǎn)程端的監(jiān)控軟件只有得到Android移動設(shè)備的授權(quán)后，才能獲取Android移動設(shè)備上存儲的現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)參數(shù)并對之實(shí)行監(jiān)控，以此保證遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)與智能移動設(shè)備在接入互聯(lián)網(wǎng)之后的信息安全。當(dāng)Android移動設(shè)備關(guān)閉聯(lián)網(wǎng)功能時，遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)就無法接入通信網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的物理隔離。

圖2 Android移動設(shè)備安全授權(quán)

Android移動設(shè)備的安全授權(quán)如圖2所示。Android移動設(shè)備建立IOSocket監(jiān)聽線程，當(dāng)監(jiān)聽到DIAView的讀或?qū)憯?shù)據(jù)請求指令時，IOSocket立即調(diào)用消息彈框，詢問工控人員是否同意授權(quán)遠(yuǎn)程PC端的訪問，如果拒絕授權(quán)，DIAView則一直處于發(fā)送請求指令狀態(tài)，無法獲取監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流，IOSocket線程中的ServerSocket一直處于等待狀態(tài)；當(dāng)工控人員同意授權(quán)DIAView的訪問后，IOSocket線程對數(shù)據(jù)請求幀進(jìn)行解析、判斷，通過讀或?qū)慉ndroid移動設(shè)備數(shù)據(jù)庫的值、刷新Android移動設(shè)備界面等操作來響應(yīng)監(jiān)控軟件DIAView的請求指令。Android程序?qū)ｉT建立了一個數(shù)據(jù)庫，用于存放從工業(yè)藍(lán)牙模塊獲取的現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)，供遠(yuǎn)程客戶端查詢和寫入數(shù)據(jù)。

2.2 通信鏈路建立

Android移動設(shè)備的通信結(jié)構(gòu)如圖3所示?；贛odbus TCP通信的Android移動設(shè)備和DIAView需要對應(yīng)設(shè)置和匹配TCP端口和IP地址才能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。Android移動設(shè)備采用ServerSocket建立TCP通信服務(wù)器[12-13]，由ServerSocket監(jiān)聽遠(yuǎn)程客戶端DIAView的Socket連接狀態(tài)。當(dāng)DIAView沒有接入服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)時，Android移動設(shè)備一直處于監(jiān)聽客戶端的狀態(tài)；當(dāng)DIAView連接成功后，Android移動設(shè)備與DIAView在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)進(jìn)行IO通信。

圖3 Android移動設(shè)備的通信結(jié)構(gòu)

Android移動設(shè)備采用SQLite[14-15]建立工業(yè)藍(lán)牙模塊的藍(lán)牙地址數(shù)據(jù)庫，將可接入系統(tǒng)的工業(yè)藍(lán)牙模塊的有效藍(lán)牙地址寫入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行保存。Android移動設(shè)備開啟藍(lán)牙功能搜索附近處于廣播狀態(tài)下的工業(yè)藍(lán)牙模塊，對獲取的工業(yè)藍(lán)牙模塊的物理地址進(jìn)行篩選、分析、判斷，將不在地址庫的藍(lán)牙屏蔽掉，將可連接的有效藍(lán)牙地址加入待連接隊(duì)列。操作人員選擇目標(biāo)藍(lán)牙地址建立藍(lán)牙無線連接，搭建Android移動設(shè)備與工業(yè)藍(lán)牙模塊的數(shù)據(jù)鏈路。

2.3 數(shù)據(jù)顯示

Android移動設(shè)備建立界面更新線程和數(shù)據(jù)處理線程，兩個線程同時運(yùn)行。工業(yè)藍(lán)牙模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)處理線程通過BroadcastReceive廣播給界面更新線程，并且以數(shù)據(jù)列表的方式在Android移動設(shè)備的界面上顯示。

3 遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通信實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信結(jié)構(gòu)如圖4所示，DIAView在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)向Android移動設(shè)備發(fā)送Modbus TCP 請求， Android移動設(shè)備作為服務(wù)器對請求進(jìn)行監(jiān)聽、授權(quán)并響應(yīng)。與此同時，Android移動設(shè)備也作為中心設(shè)備掃描周圍的工業(yè)藍(lán)牙模塊，發(fā)送數(shù)據(jù)請求，藍(lán)牙設(shè)備接收到請求后，生成應(yīng)答消息響應(yīng)Android移動設(shè)備的請求指令。Android移動設(shè)備中的數(shù)據(jù)庫用來存放工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)值，DIAView與工業(yè)藍(lán)牙模塊通過發(fā)送數(shù)據(jù)指令實(shí)時更新數(shù)據(jù)庫中的值。

3.1 遠(yuǎn)程讀取數(shù)據(jù)

遠(yuǎn)程客戶端DIAView向Android服務(wù)器發(fā)送讀數(shù)據(jù)請求指令，讀數(shù)據(jù)幀的格式如圖5所示。Android移動設(shè)備收到DIAView的讀指令后，對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解析，截取有效數(shù)據(jù)幀片段與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行順序拼接，封裝成Modbus TCP格式數(shù)據(jù)包，通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)傳輸給DIAView并在DIAView界面上顯示數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程讀取數(shù)據(jù)流。Android設(shè)備傳回DIAView的讀響應(yīng)幀中，MBAP報文頭部分除了長度字節(jié)變化外其余信息與讀請求的MBAP報文頭相同，功能碼為0x03,數(shù)據(jù)部分則為Android設(shè)備返回的數(shù)據(jù)長度和數(shù)據(jù)值。

圖5 Modbus TCP讀數(shù)據(jù)幀格式

工業(yè)藍(lán)牙模塊通過RS485接口查詢PLC內(nèi)部存儲器中的工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)[16]，對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析和處理后，將目標(biāo)數(shù)值寫入數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行保存。當(dāng)收到Android移動設(shè)備的讀數(shù)據(jù)請求時，工業(yè)藍(lán)牙模塊內(nèi)嵌的OSAL操作系統(tǒng)取出寄存器值，經(jīng)過協(xié)議層逐層封裝成藍(lán)牙協(xié)議數(shù)據(jù)包，調(diào)制成藍(lán)牙無線信號發(fā)送回Android移動設(shè)備。Android移動設(shè)備的程序中專門開辟了一個線程來處理收發(fā)的數(shù)據(jù)，將接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼、分析過后對數(shù)據(jù)庫執(zhí)行寫值操作，同時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給界面更新線程，在Android界面上顯示數(shù)據(jù)。

3.2 遠(yuǎn)程寫入數(shù)值

DIAView作為遠(yuǎn)程客戶端，首先需要建立IO通信設(shè)備，接入Android服務(wù)器設(shè)置好的通信端口和IP地址，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)變量與通信設(shè)備的寄存器一對一匹配，進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。DIAView采用內(nèi)部驅(qū)動程序?qū)νㄐ旁O(shè)備的寄存器或內(nèi)存進(jìn)行讀寫操作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)Modbus TCP數(shù)據(jù)通信。

工控人員操作DIAView界面修改數(shù)據(jù)，對應(yīng)地更改通信設(shè)備上寄存器的值，驅(qū)動程序取出寄存器值，以Modbus TCP格式的寫指令向外發(fā)送，通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)傳輸給Android移動設(shè)備。寫指令的數(shù)據(jù)幀格式如圖6所示，在Android移動設(shè)備的數(shù)據(jù)處理線程里對接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，獲取寫指令中的有效數(shù)據(jù)值，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行寫值操作；同時，Modbus TCP寫指令被轉(zhuǎn)換成符合藍(lán)牙協(xié)議的數(shù)據(jù)包，在藍(lán)牙無線通信范圍內(nèi)發(fā)送給處于工作狀態(tài)下的工業(yè)藍(lán)牙模塊，工業(yè)藍(lán)牙模塊通過RS485有線通信進(jìn)而更改現(xiàn)場PLC設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程寫入數(shù)值功能。等待PLC內(nèi)部存儲器的數(shù)值改變后，工業(yè)藍(lán)牙模塊即向Android移動設(shè)備返回有效數(shù)據(jù)值，通過Android移動設(shè)備中的BroadcastReceiver組件以廣播的方式將有效數(shù)值發(fā)送給界面更新線程，對應(yīng)顯示在Android應(yīng)用程序界面上。

圖6 Modbus TCP寫數(shù)據(jù)幀格式

4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了驗(yàn)證系統(tǒng)的可行性，本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在某一熱熔膠機(jī)產(chǎn)品的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行了實(shí)際安裝和試用。工業(yè)藍(lán)牙模塊通過RS485與熱熔膠機(jī)控制系統(tǒng)的PLC相連，同時將獲取的信息通過藍(lán)牙無線通信發(fā)送至某品牌的Android智能手機(jī)。該手機(jī)放置于工業(yè)現(xiàn)場，并安裝有為熱熔膠機(jī)溫度監(jiān)控定制的APP，同時通過手機(jī)自帶的4G移動網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)。遠(yuǎn)程監(jiān)控電腦則位于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，安裝有DIAView監(jiān)控軟件，并顯示熱熔膠機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控界面。該電腦通過實(shí)驗(yàn)室WiFi熱點(diǎn)接入互聯(lián)網(wǎng)。

遠(yuǎn)程監(jiān)控電腦與Android智能手機(jī)APP進(jìn)行數(shù)據(jù)雙向通信，共同監(jiān)測熱熔膠機(jī)熔缸、膠管、槍體的溫度和變頻參數(shù)等。通過對DIAView界面的操作可以遠(yuǎn)程監(jiān)控或修改熱熔膠機(jī)的溫度值和變頻參數(shù)。本次實(shí)驗(yàn)中共監(jiān)測2個熔缸、4個膠管、4把槍體的溫度、2臺變頻器參數(shù)。DIAView與APP的監(jiān)控頁面如圖7所示。DIAView能夠?qū)崟r準(zhǔn)確地顯示熱熔膠機(jī)的溫度和變頻參數(shù)，反映熱熔膠機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況。

圖7 DIAView與APP的監(jiān)測界面

為了測試本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性，在熱熔膠機(jī)的PLC上連接一路數(shù)字開關(guān)量輸入用于模擬報警信息，分別記錄按下按鈕的時間與遠(yuǎn)程DIAView界面上顯示該路報警的時間。兩者時間差就是該系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)的時延。在進(jìn)行100次實(shí)驗(yàn)條件下，讀取數(shù)據(jù)時延如圖8所示。

圖8 讀取數(shù)據(jù)時延結(jié)果

類似的，為了測試系統(tǒng)寫入數(shù)據(jù)的時延，分別記錄了DIAView上修改控制開關(guān)的時間與PLC上對應(yīng)數(shù)字輸出端口狀態(tài)發(fā)生變化的時間。圖9顯示了100次寫入數(shù)據(jù)的時延結(jié)果。

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)程讀取數(shù)據(jù)時間主要在2～4 s之間，遠(yuǎn)程寫入數(shù)據(jù)時間則在2～5 s左右，能夠滿足工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控的需求。

5 結(jié)束語

本文利用智能移動設(shè)備作為工業(yè)網(wǎng)關(guān)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于移動化網(wǎng)關(guān)的工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，在降低硬件成本的同時，還提升了工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)的安全性。該系統(tǒng)在某熱熔膠機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，可通過遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件實(shí)時顯示或更改熱熔膠機(jī)的控制參數(shù)，具有較好的實(shí)時性和實(shí)用價值。

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Mobile gateway-based industrial remote monitoring system

Xiong Tian, Zheng Song, Xu Zhezhuang, Shao Wei, Lu Fahai

(School of Electrical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China)

Aiming at the cost and safety problems of the traditional industrial remote monitoring system, this paper designs an industrial remote monitoring system based on the Internet of Things. Taking use of the wireless communication of mobile devices,collecting the data of the industrial system with the wireless local area network technology, at the same time, the technology of wireless wide area network is used to transmit data to the remote monitoring center.The system reduces the cost of hardware and realizes the physical isolation between the industrial field network and the Internet through the management of intelligent mobile devices, effectively protects the information security of industrial sites. The system is implemented in a hot melt glue machine. Experimental results show that the system can be running on the remote computer to monitor the working condition and change the parameters of industrial equipment, which has practical value.

remote monitoring; industrial information security; mobile device; gateway; Internet of Things

TP393

A

10.19358/j.issn.1674- 7720.2017.23.001

熊甜，鄭松，徐哲壯，等.基于移動化網(wǎng)關(guān)的工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2017,36(23)：1-4,8.

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61673116；61304260)

2017-05-09)

熊甜(1992-)，女，碩士研究生，主要研究方向：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。

鄭松(1962-)，男，博士，研究員，主要研究方向：工業(yè)控制系統(tǒng)、先進(jìn)控制算法、仿真與建模。

徐哲壯(1985-)，通信作者，男，博士，副教授，主要研究方向：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)。E-mail:zzxu@fzu.edu.cn。