現場(chǎng)總線(xiàn)與遠程監視系統

1 引 言
現場(chǎng)總線(xiàn)是用于現場(chǎng)儀表與控制系統和控制室設備之間的一種全分散的、 全數字化的、 智能、雙向、多站點(diǎn)、 開(kāi)放式的通信網(wǎng)絡(luò )。它的出現導致了傳統控制系統結構的變革，并形成一種新型的網(wǎng)絡(luò )集成式全分布控制系統一 現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統FCS (Fieldbus Control System) 。與此同時(shí)，隨著(zhù)Internet 的廣 泛應用， 計算機技術(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， 現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)從工業(yè)現場(chǎng)設備底層向上發(fā)展， 逐 步擴展到網(wǎng)絡(luò )化、開(kāi)放性和分布性；另一方面，計算機網(wǎng)絡(luò )從互聯(lián)網(wǎng) Internet 頂層向下滲透， 直至和底層的現場(chǎng)設備可以通信。具有遠程監視功能的現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統 應運而生，它通過(guò)現場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò ) ( 或現場(chǎng)總線(xiàn) ) 、 企業(yè) 網(wǎng) ( Intranet ) 和因特網(wǎng)( Internet ) 把分布于各局部現場(chǎng)、獨立完成特定功能的控制計算機互聯(lián)起來(lái)， 以達到資源共享、 協(xié)同工 作、 遠程監視和集中管理為目的的全分布式設備控制和狀態(tài)監視系統。
LonWorks作為現場(chǎng)總線(xiàn)的一 種,是美國Echelon公司2 0世紀 9 0年代推出的一種新型控 制網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。它支持國際標準化組織 I S O定義的開(kāi)放系統互聯(lián) O S I 全部七層協(xié)議的現場(chǎng)總線(xiàn)標準，因其網(wǎng)絡(luò )結構簡(jiǎn)單、成本低 、通訊協(xié)議公開(kāi)等特性得到深入研究和廣泛應用。本文介紹了一套完整的集組態(tài)控制、實(shí)時(shí)監視、遠程監視為一體的 LonWorks現場(chǎng) 總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )控制實(shí)驗系統CS2003，它是針對過(guò)程控制實(shí)驗室現有的3套模擬工業(yè)現場(chǎng)的實(shí)驗系統：壓力控制系統、溫度／流量控制系統 、自行開(kāi)發(fā)的液位控制系統，文中主要說(shuō)明系統的總體設計及實(shí)現。
2 系統的體系結構
CS2003是具有遠程監視功能的 LonWorks現場(chǎng)總線(xiàn)過(guò)程控制實(shí)驗系統， 因此應實(shí)現 以下幾點(diǎn)功能。
①下位 LonWorks智能節點(diǎn)可對控制對象進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。
②現場(chǎng)上位計算機可進(jìn)行控制功能組態(tài)和實(shí)時(shí)畫(huà)面監視。 并具有實(shí)時(shí)趨勢曲線(xiàn)、歷史趨勢曲線(xiàn)、 數據報表生成、 打印和多媒體語(yǔ)音報警功能。
③在客戶(hù)端瀏覽器的網(wǎng)頁(yè)上直觀(guān)地顯示各個(gè)控制對象的運行狀態(tài)圖、實(shí)時(shí)曲線(xiàn)圖。
根據系統的工作流程和實(shí)現功能，可將系統劃分 為現場(chǎng)控制級、上位監控級和遠程監控級。它包括 LON通用智能節點(diǎn)( 硬件) 、 上位組態(tài)控制和監視平臺( 軟件) 以及遠程監視平臺( 軟件) ，如圖 1所示 。

現場(chǎng)控制級和上位監控級采用兩層全分布式體系結構?？刂萍壷饕怯蒐ON智能節點(diǎn)完成現場(chǎng)的控制功能。監控級則一方面基于各個(gè)節點(diǎn)進(jìn)行節點(diǎn)組態(tài) 、通過(guò)LonManagerDDE( 動(dòng)態(tài)數據交換) 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)監控 平臺 VCC( Visual Control Configuration ) 及 VSC(Visual Supervisory Configuration)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監控；另一方面，通過(guò)TCP／I P協(xié)議與校園網(wǎng)內的遠程控制計算機進(jìn)行數據傳送。遠程監控級采用了典型的瀏覽器、Web應用服務(wù)器、數據庫服務(wù)器的B／s模式三層體系結構。其中，Web服務(wù)器、 數據庫服務(wù)器都部署在遠程控制計算機上。LonWorks 現場(chǎng)總線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò )采集的實(shí)時(shí)數據， 經(jīng)過(guò)數據庫服務(wù)器存取 由 Web應用服務(wù)器以動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)的形式實(shí)時(shí)發(fā)布，供經(jīng)過(guò)授權的客戶(hù)端瀏覽器來(lái)監視。