通信電源遠程監(jiān)控系統(tǒng)的方案設(shè)計

1、通信電源遠程監(jiān)控系統(tǒng)的方案設(shè)計摘要:隨著基于Web的嵌入式技術(shù)的出現(xiàn)、開展和不斷完善，嵌入式設(shè)備可以直接接入Internet通過Web進行監(jiān)控，本文利用動態(tài)交換技術(shù)和TCP/IP技術(shù),集成了Web對象技術(shù)和分布式對象技術(shù)，通過OPC接口和ActiveX控件實現(xiàn)通信電源遠程監(jiān)控。論文關(guān)鍵詞：遠程監(jiān)控,TCP/TP,Web,系統(tǒng)集成遠程監(jiān)控系統(tǒng)是信息網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的產(chǎn)物，它通過現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)和Internet，把分布于各地的智能儀表系統(tǒng)互聯(lián)起來，實現(xiàn)控制設(shè)備間的遠程信息交互，完成遠程監(jiān)視與控制任務(wù)。將Web技術(shù)應(yīng)用到遠程監(jiān)控系統(tǒng)中，可以提供比傳統(tǒng)遠程監(jiān)控更為強大的功能。用戶只需要

2、通過普通的瀏覽器，就可以實現(xiàn)對遠程設(shè)備的監(jiān)視、控制、診斷、測試和配置。借助以太網(wǎng)和Internet技術(shù)，把嵌入式系統(tǒng)連接到Internet上，就可以方便、低廉地把信息傳送到世界的任何一個地方。本文將利用動態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)和遠程通信技術(shù)將遠程監(jiān)控應(yīng)用于通信電源控制的領(lǐng)域。2動態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)的分析動態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)，簡稱DDE，是一種Windows系統(tǒng)中進程間的通信機制，建立在Windows內(nèi)部的消息處理機上，其實質(zhì)為各應(yīng)用程序間通過共享內(nèi)存來交換信息。目前，又很多的工控軟件如iFix、RSVIEW32都支持DDE功能。通過DDE功能實現(xiàn)組態(tài)軟件與其他應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)交換，可以擴展組態(tài)軟件的功能。Net

3、DDE可以擴展組態(tài)軟件的網(wǎng)絡(luò)功能，在Web中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。iFix軟件使用操作系統(tǒng)提供的NetDDE效勞器與客戶支持，用NetDDE從一個遠程DDE效勞器中獲取信息，NetDDE地址語言不同于普通的DDE編址，通過NetDDE用于傳輸實時數(shù)據(jù)的語法為：=computernameNetDDE$|DDEshare.DDE|項這里的computername是效勞器節(jié)點的計算機或工作站的名字，NetDDE$是保存名，它確定用NetDDE進行能夠數(shù)據(jù)傳輸，Netshare是共享名，代表一組本地的應(yīng)用程序名主題名。項是用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)莫毩⒕植俊１鞠到y(tǒng)用iFix作為效勞器，NetDDE的實時數(shù)據(jù)語法中共享名

4、為$DMDATA.DDE;，在共享名中應(yīng)用程序的名字DMDDE，主題的名字為DATA。3遠程通信技術(shù)的分析TCP/IP通信協(xié)議是一套工業(yè)標準協(xié)議，它是Internet最根本的協(xié)議，以它為根底組建的Internet是目前國際上規(guī)模最大的計算機網(wǎng)絡(luò)，Internet的廣泛應(yīng)用，使得TCP/IP成了事實上的標準。TCP/IP實際上是由不同層次上的多個協(xié)議組合而成的協(xié)議組成。其協(xié)議族層次如圖1所示。圖1 TCP/IP協(xié)議圖其中TCP (Transmission Control Protocol，傳輸控制通信協(xié)議)、UDP (User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)是TCP/IP在

5、傳輸層上的協(xié)議都使用IP作為網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議。當數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅鼙仨氉屛挥跀?shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾浴⒖煽刂菩院涂煽啃詴r，TCP協(xié)議是當然的選擇。例如文件傳輸、遠程登陸等;當強調(diào)傳輸性能而不是數(shù)據(jù)的完整性時，例如音頻、多媒體應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫查詢等，可靠性由應(yīng)用程序提供，高效率的UDP是最好的選擇。4通信電源遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案對于通信電源遠程監(jiān)控中心人員而言，能方便地將自己的控制信息實時地傳遞給所關(guān)心的設(shè)備，并以直觀、快捷的方式獲取所關(guān)心設(shè)備的實時狀態(tài)參數(shù)和信息是最理想的。因此，本文主要分析了系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。4.1硬件系統(tǒng)的設(shè)計本文設(shè)計的的遠程監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。系統(tǒng)的硬件主要由兩大局部組成:嵌

6、入式Web效勞器、底層傳感器和控制器設(shè)備。嵌入式Web效勞器是硬件系統(tǒng)的核心。上層瀏覽器與嵌入式Web效勞器之間是基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信，底層嵌入式Web效勞器與設(shè)備之間的通信都是以嵌入式Web效勞器為核心的，并且由嵌入式Web效勞器將上層與傳感器和控制器設(shè)各通信聯(lián)系在一起，構(gòu)成一個能實現(xiàn)完整功能的系統(tǒng)。傳感器對被控對象的狀態(tài)進行監(jiān)測，通過Web效勞器將狀態(tài)信息反應(yīng)給用戶?？刂破鹘邮誛eb效勞器發(fā)給它的命令信息，實現(xiàn)對被控對象進行控制。以嵌入式Web效勞器為節(jié)點，將嵌入式Web效勞器通過RJ45接入局域網(wǎng)，再為每個嵌入式Web效勞器分配一個局域網(wǎng)內(nèi)私有的IP地址，可以實現(xiàn)在局域網(wǎng)內(nèi)訪問

7、每個嵌入式Web效勞器，從而對它下面的設(shè)備或過程進行遠程監(jiān)控。欲實現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上訪問嵌入式Web效勞器，現(xiàn)場局域網(wǎng)可以通過ADSL專線、DDN數(shù)據(jù)專線、ATM寬帶接入等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，這樣就能獲取一個或一組真實的Internet IP地址(固定IP)，為每個嵌入式Web效勞器分配一個固定IP地址，即可在遠程訪問這些嵌入式Web效勞器。此種Internet接入方式的缺點是1P地址的需求量非常大，本錢很高。比擬好的方法是在現(xiàn)場連成局域網(wǎng)，通過網(wǎng)關(guān)(Gateway)與外部連接。這樣，內(nèi)部嵌入式Web效勞器及其下面的子系統(tǒng)與外部Internet就隔離開來，對系統(tǒng)的平安提供了保障。網(wǎng)關(guān)功能類似一個路由器，

8、這種網(wǎng)關(guān)不用PC資源，要求比擬簡潔，用戶可以在遠程用瀏覽器通過網(wǎng)關(guān)與嵌入式Web效勞器連接，這樣可以遠程控制各個嵌入式Web效勞器。同時現(xiàn)場局域網(wǎng)上也可以掛接多個用戶瀏覽器，可以隨時監(jiān)測各個設(shè)備或過程的工作狀態(tài)。圖2 基于嵌入式Web效勞器的遠程監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖4.2軟件系統(tǒng)的設(shè)計本系統(tǒng)的軟件設(shè)計任務(wù)包括嵌入式Web效勞器程序設(shè)計和網(wǎng)頁設(shè)計。其中主要是嵌入式Web效勞器程序設(shè)計。此程序包括以下幾個組成局部:系統(tǒng)定義與設(shè)置(包括開發(fā)上具的設(shè)置、方式地址、條件定義、變量、等式、宏定義等)、中斷效勞程序、主程序和多個子程序。按功能分，主要分成以下幾大模塊:系統(tǒng)初始化模塊、TCP/IP協(xié)議棧模塊、

9、Internet通信應(yīng)用程序模塊、底層設(shè)備通信模塊、中斷效勞程序模塊。由于系統(tǒng)要完成控制與狀態(tài)監(jiān)測這兩個主要功能，數(shù)據(jù)通信是雙向的，所以Internet通信應(yīng)用程序模塊、底層設(shè)備通信模塊、中斷效勞程序模塊又各自劃分兩個子模塊。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。圖3 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖為了說明原理而防止重復描述，下面的設(shè)計中，底層設(shè)備專指智能傳感器和控制器。系統(tǒng)啟動時需要對系統(tǒng)進行初始化，這由系統(tǒng)初始化模塊完成。TCP/IP協(xié)議棧是本軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)根底，其它所有模塊均建立在此根底上。欲實現(xiàn)遠程用戶對設(shè)備的控制，需要如下軟件模塊:Web效勞器接收遠程控制命令模塊，Web效勞器向底層設(shè)各發(fā)控制命令模塊，中斷

10、效勞程序發(fā)送信息模塊。Web效勞器接收遠程控制命令模塊是Internet通信應(yīng)用程序模塊的一個子模塊。嵌入式Web效勞器通過此模塊接收遠程用戶發(fā)出的控制命令。之后，系統(tǒng)調(diào)用Web效勞器向底層設(shè)備發(fā)送控制命令模塊。此模塊是底層設(shè)備通信模塊的一個子模塊。例如:欲實現(xiàn)對某被控對象的遠程控制，要求嵌入式Web效勞器向控制器發(fā)送命令和數(shù)據(jù)，控制器接收到正確的命令和數(shù)據(jù)后執(zhí)行相應(yīng)的動作，從而實現(xiàn)對該被控對象進行遠程控制的目的。在嵌入式Web效勞器與底層設(shè)備進行通信時，需要以固定的時間間隔重復執(zhí)行中斷效勞程序，以實現(xiàn)以固定的波特率收發(fā)數(shù)據(jù)。在Web效勞器向底層設(shè)備發(fā)送控制命令時，屢次執(zhí)行的是中斷效勞程序發(fā)送信息模塊，它是中斷效勞程序的一個子模塊。欲將底層設(shè)備的狀態(tài)信息發(fā)送給遠程的用戶，需要如下軟件模塊:中斷效勞程序接收信息模塊，Web效勞器接收底層設(shè)備反應(yīng)信息模塊，Web效勞器向遠程用戶發(fā)送信息模塊。在實現(xiàn)遠程用戶對被控對象的監(jiān)測與控制時，嵌入式Web效勞器對底層設(shè)備發(fā)出的狀態(tài)信息與通信成敗信息進行接收、識別與處理，這由Web效勞器監(jiān)測底層設(shè)備的信息來實現(xiàn)。而中斷效勞程序接收信息模塊是用來以固定的格式和波特率接收底層設(shè)備發(fā)出的信息的。嵌入式Web效勞器檢測出底層設(shè)備的當前狀態(tài)后，應(yīng)能將控制成敗信息和設(shè)備狀態(tài)信息反應(yīng)給遠程用戶，代表設(shè)備當前狀態(tài)的指示開關(guān)狀態(tài)