工业控制领域中远程监控系统的设计与应用的研究

摘要

目前工业控制领域进行设备远程监控的常见方式有两种：一是传统以公用电话网作为数据传输网络的方式，存在不能同时集中监控多台远程设备，难以同时传输数据、语音和图像，通信速度较低和通信成本较高等缺点；二是以互联网作为数据传输网络的Web Server方式，这种方式采用标准的浏览器如IE等作为客户端用户界面，利用Web服务器提供后台数据处理服务，是一种多层Client/Server结构，数据传输使用标准的应用层协议HTTP。 与Web方式不同，本文提出了建立直接基于底层互联网通信接口的互联网远程监控系统。系统基于TCP/IP协议开发了专用应用层协议，利用此协议在互联网上进行数据传输，并开发了专门的监控现场和监控中心软件。 系统采用了“监控中心—IP交换服务器—设备现场”的结构，中心和现场通过IP交换服务器交换IP地址，然后利用此IP建立直接的数据传输通道；系统的监控画面管理策略使现场不必传输画面图形信息，只需传输必要的实时状态数据，提高了系统运行效率。 为确保系统技术可行性，对建立系统的关键技术：互联网数据传输延迟时间和Socket最大可连接客户数进行了测试和分析。 除了建立系统硬件结构，本文也设计了系统运行所需的软件系统。IP交换服务器软件为中心和现场提供IP交换和状态转发服务；监控现场软件负责现场设备运行监控和与远程监控中心交互，符合OPC标准的数据读写方式使系统可以用于不同结构的PLC硬件；监控中心对多个现场进行集中管理，监控现场运行状态，并可提取现场故障和历史数据。 本文在Windows平台下利用Visual C++实现了系统。对系统实现的技术要点进行了分析，给出了主要的类定义和数据结构，并提供了部分源代码。 系统目前已开始在工业控制领域进行实际应用，文中给出了实际应用的例子；同时还提出了在其他领域进行应用的方案，如水处理、电力质量监控等。