基于B/S結構的網(wǎng)絡(luò )控制系統開(kāi)發(fā)

1 引言

　　在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域里，控制網(wǎng)絡(luò )正向體系結構的開(kāi)放性方向發(fā)展，信息溝通的領(lǐng)域正迅速覆蓋從工廠(chǎng)的現場(chǎng)設備到控制、管理的各個(gè)層次，基于 internet/intranet的企業(yè)綜合自動(dòng)化方案已經(jīng)成為熱門(mén)的研究方向。

　　通過(guò)internet瀏覽器相關(guān)人員能夠進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的遠程監視，遠程設備調試和遠程設備故障診斷、處理，不但可以提高企業(yè)自動(dòng)化水平，實(shí)現無(wú)人職守，而且在很大程度上為企業(yè)生產(chǎn)運作的科學(xué)管理、安全運行和有效維護奠定了堅實(shí)的基礎。但是，由于網(wǎng)絡(luò )延時(shí)的存在，基于網(wǎng)絡(luò )的控制系統不可能是一種閉環(huán)控制，采用的是遠程監督控制方案，而邏輯控制功能由現場(chǎng)設備層完成。

本文根據這一思想提出基于b/s結構進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò )控制，并開(kāi)發(fā)了一套基于plc和交流變頻器的實(shí)時(shí)遠程控制系統，該系統集工控組態(tài)軟件、plc技術(shù)、變頻控制技術(shù)，網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)于一體。

　　2 browser /server結構的工業(yè)信息監控系統

　　客戶(hù)/服務(wù)器(client/server)技術(shù)是目前廣泛使用的一種信息處理模式[2]。與傳統的集中式信息處理模式相比，它可以減少系統開(kāi)支，將網(wǎng)絡(luò )所連接的微機群信息處理性能大大提高，因為其分布式處理的特點(diǎn)，它可以提高系統的可靠性，此外，由于其采用模塊化及開(kāi)放式體系結構，使得它容易將不同的機器有效地連接在一起，易于系統的擴展升級，提高了系統的靈活性。但其也存在許多潛在的缺陷[3]，諸如布局困難、培訓費用及系統維護費用高等，而且c/s結構也不能滿(mǎn)足客戶(hù)端跨平臺的要求。因此，本文利用browser /server結構建造工業(yè)信息監控系統。

　　2.1 browser/server體系結構的特點(diǎn)

　　隨著(zhù)internet/intranet技術(shù)和應用的發(fā)展，www服務(wù)成為核心服務(wù)，用戶(hù)可通過(guò)瀏覽器browser統一的界面上，完成網(wǎng)絡(luò )上各種服務(wù)和應用功能。這種在20世紀90年代中期發(fā)展的，基于瀏覽器、web服務(wù)器和應用服務(wù)器的計算結構稱(chēng)為browser/service(b /s，瀏覽器/服務(wù)器)計算模式，b/s模式繼承傳統的c/s(客戶(hù)/服務(wù)器)模式中的網(wǎng)絡(luò )軟、硬件平臺和應用，但克服了c/s模式的上述缺陷，這種新的結構具有下列優(yōu)點(diǎn):

　　(1) 應用服務(wù)器的開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單

　　b/s結構是一個(gè)包括了客戶(hù)、web服務(wù)器和應用服務(wù)器的三層結構，涉及到四個(gè)組成部分:瀏覽器、web服務(wù)器、數據庫服務(wù)器、應用服務(wù)器。這種劃分使得程序的編制簡(jiǎn)單，例如應用服務(wù)器不必過(guò)多地考慮和客戶(hù)端的通訊問(wèn)題，大量的與客戶(hù)端的數據傳輸由數據庫服務(wù)器和web服務(wù)器完成，使開(kāi)發(fā)者能夠把更多的精力放在功能的完善上。

　　(2) 有許多現成的可供選擇的外圍程序

　　web服務(wù)器和數據庫服務(wù)器可以采用現成的產(chǎn)品，只有應用服務(wù)器需要自己開(kāi)發(fā)，而且由于web服務(wù)器負責與數據庫服務(wù)器和客戶(hù)端瀏覽器的一部分通信，減輕了應用服務(wù)器的開(kāi)發(fā)負擔。

　　(3) 客戶(hù)端獲取數據更加容易

　　采用b/s結構，最直接的和最大的變化體現在客戶(hù)端上?？蛻?hù)端不再像傳統的c/s結構中那樣，只與一個(gè)應用服務(wù)器通信?？蛻?hù)端獲取數據的渠道不止一條。對于非實(shí)時(shí)數據，瀏覽器可以直接向web服務(wù)器發(fā)出數據查詢(xún)請求，而應用服務(wù)器只要負責把數據寫(xiě)入數據庫即可，不參與客戶(hù)端獲取數據庫中的數據這一過(guò)程。對實(shí)時(shí)數據，瀏覽器通過(guò)頁(yè)面內嵌的activex控件，直接與應用服務(wù)器通信，而web服務(wù)器和數據庫服務(wù)器對此將一無(wú)所覺(jué)。

　　2.2 browser/server結構的工業(yè)信息監控系統

　　b/s結構的工業(yè)信息監控系統是c/s結構的延伸，它們的網(wǎng)絡(luò )結構基本相同，只是服務(wù)器端的功能更加分散，基本框圖如圖1所示。

　　工業(yè)信息監控系統采用b/s模式，客戶(hù)端直接通過(guò)瀏覽器與服務(wù)器端進(jìn)行動(dòng)態(tài)交互，而c/s模式采用的是事件驅動(dòng)方式。各子站得到現場(chǎng)控制單元的實(shí)時(shí)信息，并將其寫(xiě)入數據庫服務(wù)器保存，web服務(wù)器將數據庫服務(wù)器的實(shí)時(shí)數據動(dòng)態(tài)發(fā)布到網(wǎng)上，客戶(hù)端便能通過(guò)瀏覽器方便的得到這些實(shí)時(shí)信息;另一方面，客戶(hù)端的控制信息也可以通過(guò)web服務(wù)器寫(xiě)入各子站，再由子站將數據寫(xiě)入現場(chǎng)設備，實(shí)現遠程控制。b/s模式下瀏覽器代替專(zhuān)門(mén)的客戶(hù)端軟件，用戶(hù)通過(guò)瀏覽器獲得自己權限內的企業(yè)內部數據信息，同時(shí)做出決策。按照tcp/ip通信協(xié)議和www規范，通過(guò)嵌在web頁(yè)面activex控件對數據端口的訪(fǎng)問(wèn)，實(shí)現現場(chǎng)數據的遠程采集，同時(shí)根據采集的信息發(fā)出相應的指令對現場(chǎng)設備進(jìn)行控制。因此，系統的開(kāi)放性得到很大提高，開(kāi)發(fā)與維護更加方便。

　　3 基于b/s結構的遠程控制實(shí)例

　　本文研究開(kāi)發(fā)了一套基于plc和交流變頻器的實(shí)時(shí)遠程控制系統，該系統集工控組態(tài)軟件、plc技術(shù)、變頻控制技術(shù)，網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)于一體。

　　3.1 系統總體結構

　　本系統是一個(gè)雙容水箱水位實(shí)時(shí)檢測和控制系統，采用一般化的監控系統分層結構，整個(gè)系統分成三級:現場(chǎng)控制級(plc)、上位機監控級(服務(wù)器)、遠程控制級(客戶(hù))。實(shí)驗臺實(shí)現以下功能:

　　(1) 通過(guò)對下位機(plc)的程序設計，使其能實(shí)現對水位的pid控制和模糊控制。

　　(2) 通過(guò)通訊電纜實(shí)現下位機(plc)與上位機(組態(tài)王)的通訊。

　　(3) 通過(guò)對上位機工控軟件的開(kāi)發(fā)，使其能采集現場(chǎng)數據，并將客戶(hù)端的用戶(hù)信息寫(xiě)到下位機(plc)。

　　(4) 遠程客戶(hù)與上位機通過(guò)實(shí)驗室局域網(wǎng)通信，使遠程客戶(hù)能瀏覽水位實(shí)時(shí)趨勢圖和歷史趨勢圖，并能進(jìn)行控制參數的調節，選擇控制方式，以及緊急事故處理(啟停泵)系統框圖如圖2所示。