現(xiàn)場(chǎng)總線與遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)

1 引 言
現(xiàn)場(chǎng)總線是用于現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制系統(tǒng)和控制室設(shè)備之間的一種全分散的、 全數(shù)字化的、 智能、雙向、多站點(diǎn)、 開放式的通信網(wǎng)絡(luò)。它的出現(xiàn)導(dǎo)致了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革，并形成一種新型的網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)一 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS (Fieldbus Control System) 。與此同時(shí)，隨著Internet 的廣 泛應(yīng)用， 計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到迅速發(fā)展，Internet 成為了信息時(shí)代的主要信息載體。 并引起工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。
一方面， 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備底層向上發(fā)展， 逐 步擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)化、開放性和分布性；另一方面，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從互聯(lián)網(wǎng) Internet 頂層向下滲透， 直至和底層的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以通信。具有遠(yuǎn)程監(jiān)視功能的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) 應(yīng)運(yùn)而生，它通過現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò) ( 或現(xiàn)場(chǎng)總線 ) 、 企業(yè) 網(wǎng) ( Intranet ) 和因特網(wǎng)( Internet ) 把分布于各局部現(xiàn)場(chǎng)、獨(dú)立完成特定功能的控制計(jì)算機(jī)互聯(lián)起來， 以達(dá)到資源共享、 協(xié)同工 作、 遠(yuǎn)程監(jiān)視和集中管理為目的的全分布式設(shè)備控制和狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)。
LonWorks作為現(xiàn)場(chǎng)總線的一 種,是美國Echelon公司2 0世紀(jì) 9 0年代推出的一種新型控 制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它支持國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 I S O定義的開放系統(tǒng)互聯(lián) O S I 全部七層協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，因其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低 、通訊協(xié)議公開等特性得到深入研究和廣泛應(yīng)用。本文介紹了一套完整的集組態(tài)控制、實(shí)時(shí)監(jiān)視、遠(yuǎn)程監(jiān)視為一體的 LonWorks現(xiàn)場(chǎng) 總線網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)CS2003，它是針對(duì)過程控制實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的3套模擬工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)：壓力控制系統(tǒng)、溫度／流量控制系統(tǒng) 、自行開發(fā)的液位控制系統(tǒng)，文中主要說明系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。
2 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
CS2003是具有遠(yuǎn)程監(jiān)視功能的 LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線過程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)， 因此應(yīng)實(shí)現(xiàn) 以下幾點(diǎn)功能。
①下位 LonWorks智能節(jié)點(diǎn)可對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。
②現(xiàn)場(chǎng)上位計(jì)算機(jī)可進(jìn)行控制功能組態(tài)和實(shí)時(shí)畫面監(jiān)視。 并具有實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線、歷史趨勢(shì)曲線、 數(shù)據(jù)報(bào)表生成、 打印和多媒體語音報(bào)警功能。
③在客戶端瀏覽器的網(wǎng)頁上直觀地顯示各個(gè)控制對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)圖、實(shí)時(shí)曲線圖。
根據(jù)系統(tǒng)的工作流程和實(shí)現(xiàn)功能，可將系統(tǒng)劃分 為現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)、上位監(jiān)控級(jí)和遠(yuǎn)程監(jiān)控級(jí)。它包括 LON通用智能節(jié)點(diǎn)( 硬件) 、 上位組態(tài)控制和監(jiān)視平臺(tái)( 軟件) 以及遠(yuǎn)程監(jiān)視平臺(tái)( 軟件) ，如圖 1所示 。

現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)和上位監(jiān)控級(jí)采用兩層全分布式體系結(jié)構(gòu)?？刂萍?jí)主要是由LON智能節(jié)點(diǎn)完成現(xiàn)場(chǎng)的控制功能。監(jiān)控級(jí)則一方面基于各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)組態(tài) 、通過LonManagerDDE( 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換) 服務(wù)程序進(jìn)行 網(wǎng)絡(luò)通信和信息處理，并在上位組態(tài)監(jiān)控 平臺(tái) VCC( Visual Control Configuration ) 及 VSC(Visual Supervisory Configuration)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控；另一方面，通過TCP／I P協(xié)議與校園網(wǎng)內(nèi)的遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。遠(yuǎn)程監(jiān)控級(jí)采用了典型的瀏覽器、Web應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的B／s模式三層體系結(jié)構(gòu)。其中，Web服務(wù)器、 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器都部署在遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)上。LonWorks 現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)， 經(jīng)過數(shù)據(jù)庫服務(wù)器存取 由 Web應(yīng)用服務(wù)器以動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁的形式實(shí)時(shí)發(fā)布，供經(jīng)過授權(quán)的客戶端瀏覽器來監(jiān)視。