0 引言 　　隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，控制系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化、開放性方向發(fā)展成為控制系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的潮流。對于大型的工業(yè)現(xiàn)場，由于被控對象、測控裝置等設(shè)備的地域分散性，以及控制任務(wù)的實時性要求，基于Internet遠程信息處理和控制是一個很好的解決方案。 　　嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)以其網(wǎng)絡(luò)化、小型性、專用性、廉價性、可靠性高的特點，已經(jīng)在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 　　本文設(shè)計的基于Internet的嵌入式遠程監(jiān)控系統(tǒng)，充分發(fā)揮了嵌入式設(shè)備的特點，利用先進的軟件技術(shù)（如OPC、ActiveX、ASP、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等）實現(xiàn)了對嵌入式系統(tǒng)的遠程監(jiān)控，也為控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的信息集成奠定了堅實的軟硬件基礎(chǔ)。 1 基于Internet的嵌入式遠程監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 　　如圖1所示，基于Internet的嵌入式遠程監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱監(jiān)控系統(tǒng)）可以分為三層：現(xiàn)場智能設(shè)備層、智能控制層和遠程監(jiān)控層。 　　1.1 現(xiàn)場智能設(shè)備層 　　智能設(shè)備層是指安裝在工業(yè)現(xiàn)場的PLC、智能儀表、采集器等數(shù)據(jù)采集和控制設(shè)備，它完成對現(xiàn)場設(shè)備的控制及現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，并與監(jiān)控層進行數(shù)據(jù)交互，是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，系統(tǒng)的控制邏輯都集中在此層，因此該層應(yīng)具有較高的可靠性、穩(wěn)定性及冗余度?，F(xiàn)場智能設(shè)備層的核心是現(xiàn)場總線，現(xiàn)場設(shè)備以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的形式掛接在總線上。 　　1.2 智能控制層 　　監(jiān)控系統(tǒng)的第二層是智能控制層，這一層從現(xiàn)場設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)，完成各種控制策略、運行參數(shù)的監(jiān)測、報警、分析等功能，另外還包括控制組態(tài)的設(shè)計和下裝，即實現(xiàn)本地監(jiān)控功能。該層的核心設(shè)備是嵌入式控制器，嵌入式控制器通過以太網(wǎng)接口和總線接口與上層和下層相連，協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信，這種連接方式使系統(tǒng)配置更加靈活。 　　1.3 遠程監(jiān)控層 　　遠程監(jiān)控層的主要目的是在分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下構(gòu)建一個安全的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。該層采用B/S結(jié)構(gòu)，將智能控制器的數(shù)據(jù)庫中的信息轉(zhuǎn)入上層服務(wù)器的關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，上層服務(wù)器通過Web服務(wù)器與通用Internet網(wǎng)絡(luò)相連，這樣遠程用戶就能隨時通過瀏覽器查詢網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)以及現(xiàn)場設(shè)備的工作狀況，在線修改控制參數(shù)，對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控。[2] 2 基于Internet的嵌入式遠程監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 　　2.1 嵌入式控制器 　　系統(tǒng)中的嵌入式控制器采用的是符合PC104標準的嵌入式工控機磐儀EmCORE-n513，嵌入式操作系統(tǒng)采用Microsoft公司的Windows CE.net。在此平臺上，應(yīng)用Microsoft公司專為嵌入式系統(tǒng)提供的應(yīng)用程序開發(fā)工具eMbedded Visual Basic開發(fā)系統(tǒng)的監(jiān)控程序和通信程序。圖2為監(jiān)控系統(tǒng)的主監(jiān)控界面。監(jiān)控程序運行時，單擊“參數(shù)設(shè)置”按鈕可以調(diào)用參數(shù)設(shè)置窗口進行控制參數(shù)的設(shè)置。針對中藥滴丸生產(chǎn)的特點，監(jiān)控程序提供數(shù)據(jù)的永久存儲功能，用戶可以將設(shè)置好的參數(shù)成組存放，通過組號可以調(diào)用已存儲的數(shù)據(jù)配方，單擊“查詢與轉(zhuǎn)存” 按鈕將調(diào)用查詢與轉(zhuǎn)存窗口進行數(shù)據(jù)的查詢與存儲。此外，監(jiān)控軟件還實現(xiàn)了歷史曲線功能，這為生產(chǎn)過程的分析和工藝水平的提高提供了有力的工具。 　　EmCORE-n513本身沒有提供向下的現(xiàn)場總線接口。在此，自行設(shè)計了一個多路現(xiàn)場總線接口，可以提供與Profibus-DP、CAN等主流總線的連接。 　　 2.2 Web服務(wù)器 　　系統(tǒng)中開發(fā)的Web服務(wù)器是一個提供遠程監(jiān)控服務(wù)功能的網(wǎng)站服務(wù)器。在Web服務(wù)器中通過作為OPC客戶端的ActiveX控件從OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器實時獲得現(xiàn)場數(shù)據(jù)。在Web服務(wù)器上建立了嵌入了人機交互ActiveX控件的ASP動態(tài)頁面，用戶使用該控件提交數(shù)據(jù)服務(wù)請求。Web服務(wù)器為遠程用戶提供嵌有數(shù)據(jù)監(jiān)控ActiveX控件的監(jiān)控頁面，遠程用戶只需登錄該監(jiān)控頁面，即可進行遠程監(jiān)控[3]。 　　Web服務(wù)器程序主要包括以下控件：服務(wù)器頁RemoteMonitor、數(shù)據(jù)顯示窗口DataDis play、客戶端頁Client、時鐘類Ctimer、接口類IOPCDataCallBack和多種ActiveX控件如人機交互控件、實時數(shù)據(jù)視圖控件CRDataView、實時數(shù)據(jù)控制控件CRDataControl、歷史數(shù)據(jù)視圖控件CHDataView、歷史數(shù)據(jù)控制控件CHDataControl、歷史數(shù)據(jù)模型控件CHData Model、數(shù)據(jù)庫接口控件CAdoDC、OPC客戶端控件COPCClient?！? 　　2.3 監(jiān)控系統(tǒng)容錯性設(shè)計 　　中藥生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)要求較高的可靠性，從兩個方面提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性：提高設(shè)備硬件的可靠性與提高軟件的穩(wěn)定性及容錯性。監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性在很大程度上依賴于嵌入式智能控制站。鑒于此，本系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)冗余和智能控制層服務(wù)器故障切換技術(shù)以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。 　　網(wǎng)絡(luò)冗余就是在客戶端和智能控制層服務(wù)器間建立兩個物理網(wǎng)絡(luò)，給相同的過程數(shù)據(jù)提供兩個網(wǎng)絡(luò)路徑，當在一個網(wǎng)絡(luò)路徑連接中斷時，控制軟件自動切換到另一個網(wǎng)絡(luò)路徑。 　　使用智能控制層服務(wù)器故障切換就是使用兩個不同的監(jiān)控操作站，通過設(shè)置可以實現(xiàn)一個監(jiān)視設(shè)備為主設(shè)備，另外一個為從設(shè)備。正常時，主機和從機都從網(wǎng)絡(luò)上采集數(shù)據(jù)，從機采集的數(shù)據(jù)與主機采集的數(shù)據(jù)相同，從機監(jiān)視主機運行，只是從機I/0 Server不啟動，若從機發(fā)現(xiàn)主機工作不正常，從機I/0 Server啟動，從機成為主機。 　　同時使用服務(wù)器故障切換和網(wǎng)絡(luò)冗余，當軟件出現(xiàn)故障時，智能控制層服務(wù)器故障切換優(yōu)先網(wǎng)絡(luò)冗余。也就是說，控制軟件首先試圖切換到備用節(jié)點，如果備用節(jié)點不能用，故障切換再試圖切換到備用網(wǎng)絡(luò)路徑。 　　2.4 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計[4] 　　由于應(yīng)用于具體的工業(yè)生產(chǎn)過程，必須考慮監(jiān)控系統(tǒng)的安全性問題。 　　中藥滴丸生產(chǎn)線的監(jiān)控系統(tǒng)可以分為內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)，內(nèi)網(wǎng)是指本地監(jiān)控站和遠程客戶端，外網(wǎng)是指Internet網(wǎng)。采用如下幾種措施來加強網(wǎng)絡(luò)安全。 　　第一，系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)隔離（網(wǎng)關(guān)隔離）的辦法將內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分開，另外還采用二級防火墻系統(tǒng)，即除在內(nèi)/外邊界處設(shè)立防火墻之外，仍需在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)設(shè)置防火墻，進一步實現(xiàn)對內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò)的訪問進行限制，防止非授權(quán)用戶得到網(wǎng)絡(luò)的訪問權(quán)等。 　　第二，監(jiān)控系統(tǒng)在內(nèi)網(wǎng)的訪問中，不論是在遠程客戶端還是在本地服務(wù)器端都是使用內(nèi)部IP，以保證內(nèi)部信息資源的安全。 　　第三，必須加強監(jiān)控軟件訪問控制，對用戶名、口令及用戶權(quán)限進行嚴格驗證。系統(tǒng)對用戶的權(quán)限劃分為兩個級別：系統(tǒng)管理員和普通用戶。系統(tǒng)管理員不但可以對現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)進行監(jiān)測，還可以對各控制設(shè)備進行控制；普通用戶對現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)進行監(jiān)測。 　　最后，在系統(tǒng)中，一個系統(tǒng)管理員是不能下達遠程控制指令的，要執(zhí)行遠程控制命令，必須還要有一個監(jiān)護人，以防止出現(xiàn)誤操作。另外無論完成什么操作，系統(tǒng)都將記錄在案，并且存儲在數(shù)據(jù)庫中，以備查詢。 3 結(jié)論 　　隨著嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，基于嵌入式的遠程監(jiān)控系統(tǒng)在工控領(lǐng)域?qū)⒌玫皆絹碓綇V泛的應(yīng)用。嵌入式技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)和Internet技術(shù)的緊密結(jié)合，使得通過Internet對嵌入式工業(yè)控制系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控成為自動化系統(tǒng)一種新的實現(xiàn)方法。本文介紹的基于Internet的嵌入式遠程監(jiān)控系統(tǒng)，為用戶提供了動態(tài)監(jiān)測現(xiàn)場數(shù)據(jù)、查詢、下載、歷史數(shù)據(jù)瀏覽和報表輸出等功能，在嵌入式控制器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的信息集成方面提出了一些實現(xiàn)的技巧。 　　本文作者創(chuàng)新點： 　　結(jié)合最新的嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與控制技術(shù)，提出了一種以嵌入式工控機為中介的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的設(shè)計方案并予以具體實現(xiàn)，為遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)及其管－控一體化的實現(xiàn)提供了參考依據(jù)。 參考文獻 　　[1]. 萬家富,張文斐,張占松.網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)原理與應(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003.4 　　[2]. 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