1  引言

        IT界正流行著(zhù)Sun公司的一句名言“網(wǎng)絡(luò )就是計算機”，而隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在控制領(lǐng)域的廣泛研究和應用，“網(wǎng)絡(luò )就是控制”應運而生?，F階段，隨著(zhù)計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和通信技術(shù)的飛速進(jìn)步，對工業(yè)控制系統的管理控制已不再僅限于現場(chǎng)或近距離監控，而是要求與企業(yè)信息系統進(jìn)行整合集成，構成控制網(wǎng)絡(luò )，以便實(shí)現整個(gè)企業(yè)的信息化，從而使企業(yè)的業(yè)務(wù)活動(dòng)拓展到整個(gè)Internet。而對系統的遠程網(wǎng)絡(luò )監控是其中的一個(gè)重要方面。

    這里所說(shuō)的網(wǎng)絡(luò )監控的對象是工業(yè)控制系統的機器、生產(chǎn)線(xiàn)、動(dòng)力裝置等現場(chǎng)設備；區別于網(wǎng)絡(luò )系統中所指的監控問(wèn)題。對工業(yè)控制系統的網(wǎng)絡(luò )監控有兩層含義：一是對工業(yè)系統進(jìn)行遙測、遙信、遙控；二是系統管理，對工業(yè)系統運行數據進(jìn)行數據挖掘，以對系統進(jìn)行評估、管理和決策，為維護人員排除故障提供準確的依據，在一定程度上實(shí)現故障的預測與預防。

    新的技術(shù)不斷涌現和被應用于工業(yè)系統中，如Java技術(shù)、XML技術(shù)、分布式對象技術(shù)等等，將進(jìn)一步促進(jìn)對工業(yè)控制系統進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )監控的實(shí)現。

2  網(wǎng)絡(luò )監控系統結構及功能

    對工業(yè)控制系統的網(wǎng)絡(luò )監控實(shí)質(zhì)上就是對現場(chǎng)設備基于Internet的監控，是建立在已經(jīng)對現場(chǎng)設備進(jìn)行自動(dòng)控制的基礎上的。最新的控制網(wǎng)絡(luò )技術(shù)通過(guò)將控制系統與企業(yè)管理信息系統基于Intranet進(jìn)行整合集成，可以實(shí)現全企業(yè)范圍的信息化。而適應電子商務(wù)的發(fā)展，企業(yè)的Internet活動(dòng)除了傳統的信息發(fā)布、在線(xiàn)交易等應用外，對工業(yè)現場(chǎng)系統進(jìn)行遠程網(wǎng)絡(luò )監控也是一個(gè)重要的方面。這樣，以Internet為數據信息傳輸載體，使產(chǎn)品制造商、使用、維修者、客戶(hù)，只要是有權限者，不管身在何處，都可以方便地瀏覽各種被控制對象的實(shí)時(shí)數據、工作情況。在客戶(hù)端控制中心，有智能化軟件、數據庫，擁有權限就可以分析所得結果，下達控制指令。通過(guò)網(wǎng)絡(luò )監控，使專(zhuān)業(yè)人員能夠監管更多的設備。網(wǎng)絡(luò )監控系統結構參見(jiàn)圖1所示。

圖1  網(wǎng)絡(luò )監控系統結構

    工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )監控系統的結構可以基于較流行的Web應用的三層模型，在現場(chǎng)由智能化監測儀器儀表對被控對象進(jìn)行測控，對具有網(wǎng)絡(luò )功能的智能儀表可以直接通過(guò)企業(yè)內部網(wǎng)將實(shí)時(shí)監測數據送到數據服務(wù)器，否則可以擴展網(wǎng)絡(luò )接口部件，或者通過(guò)RS232/485送入工控機，由工控機實(shí)現傳輸數據到數據服務(wù)器。

    數據服務(wù)器包括實(shí)時(shí)數據庫和歷史數據庫，它可以對報警記錄、管理員信息進(jìn)行管理，支持生成報表、查詢(xún)、修改等功能。數據服務(wù)器不僅反映了各種參數的歷史狀態(tài)，而且也是管理和決策的重要信息來(lái)源。

    而對數據服務(wù)器的訪(fǎng)問(wèn)由WWW服務(wù)器來(lái)實(shí)現，WWW服務(wù)器根據客戶(hù)端的各種監測請求，對數據服務(wù)器進(jìn)行相應的操作。這樣就可以在客戶(hù)端實(shí)現對遠程現場(chǎng)設備的實(shí)時(shí)監測、觀(guān)察歷史趨勢以及進(jìn)行分析、決策、故障排除等工作。

3  軟件設計方案

    網(wǎng)絡(luò )監控軟件著(zhù)重關(guān)注的是現場(chǎng)設備監測數據和控制信息的存儲、傳輸。軟件的設計一般包括現場(chǎng)設備端和服務(wù)器端的設計，而客戶(hù)端通?；跒g覽器。對不同企業(yè)的不同情況可以有靈活的規劃和選擇。一般情況下，可以有以下幾種方案。

    (1)   基于遠程控制軟件

    遠程控制軟件的發(fā)展非常迅速，它可以實(shí)現對遠程計算機的完全控制。因此可以在工業(yè)控制軟件運行的遠方計算機上運行遠程控制軟件服務(wù)器端，而在需要的時(shí)候，在本地計算機上運行遠程控制客戶(hù)端，從而實(shí)現對工業(yè)控制系統的遠程監控。常見(jiàn)的遠程控制軟件有pcAnywhere、冰河等等。

    這種方案的優(yōu)勢在于無(wú)需進(jìn)行開(kāi)發(fā)即可使用，但缺點(diǎn)也很明顯，數據傳輸量比較大、容易引發(fā)安全問(wèn)題，許多防火墻禁止使用遠程控制軟件，所以只能在特定的情況下使用。

    (2)  基于組態(tài)軟件進(jìn)行改造

    當前許多企業(yè)都利用組態(tài)軟件實(shí)現了對現場(chǎng)系統的集中監控。比較有名的組態(tài)軟件有Intellution公司的IFIX、美國AB公司的RSView32、西門(mén)子公司的Wincc、以及國產(chǎn)組態(tài)王KingView、北極星等，不同的組態(tài)軟件各有其特點(diǎn)，它們的最新版本都包括了對網(wǎng)絡(luò )功能的擴展，在已有的組態(tài)監控系統的基礎上利用其編程接口進(jìn)行添加或改進(jìn)網(wǎng)絡(luò )數據傳輸功能，就可以很好地實(shí)現對系統的遠程網(wǎng)絡(luò )監控。而Broadwin的WebAcess作為一款基于瀏覽器的組態(tài)軟件，甚至已經(jīng)在一定程度上實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )監控。

    這種方案的優(yōu)勢在于可以利用組態(tài)軟件提供的豐富的素材以及良好的編程接口加速開(kāi)發(fā)進(jìn)展，意在不改動(dòng)舊有系統的基礎上增加新功能。

    (3)  進(jìn)行自行開(kāi)發(fā)

    對于許多企業(yè)而言，以此為契機加速企業(yè)的信息化建設，以適應特定的需求，不失為一個(gè)很好的選擇。因此很有必要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )監控軟件的開(kāi)發(fā)。

    在現場(chǎng)設備端：當前許多編程語(yǔ)言可以用于系統開(kāi)發(fā)，如Java、VB、C++、Dephi、Matlab、LabView等等，它們各有優(yōu)勢，在不同的情況對它們進(jìn)行組合使用可以提高效率。例如VB與C++組合，使用VB制作界面，而由C++控制底層操作；LabView與Java通過(guò)DataStocket JavaBean共同使用；Java與C++組合，由Java實(shí)現網(wǎng)絡(luò )功能，而由C++ dll實(shí)現底層數據處理；后者的強強聯(lián)合是今后工業(yè)控制軟件開(kāi)發(fā)的一個(gè)熱點(diǎn)。

    在服務(wù)器端：可以利用JSP、Java Applet、ASP、ActiveX對象以及VBScript/JavaScript進(jìn)行開(kāi)發(fā)，通過(guò)它們訪(fǎng)問(wèn)數據服務(wù)器，以為客戶(hù)端監控請求服務(wù)。

4  關(guān)鍵技術(shù)

    (1)  Java技術(shù)

    關(guān)于Java的特點(diǎn)這里不再贅述，當前Java的各種應用正如火如荼地展開(kāi)。SUN公司為了占領(lǐng)自動(dòng)控制市場(chǎng)，推出了串行口信息傳遞軟件包，另外，作為Java開(kāi)發(fā)包的一部分，JNI（Java Native Interface）已經(jīng)在工業(yè)控制中得到了應用。JNI的主要目的是幫助Java軟件開(kāi)發(fā)員調用已有的、用其他語(yǔ)言編寫(xiě)的程序。例如如果設備用C或C++編寫(xiě)的控制程序控制的，為了通過(guò)網(wǎng)絡(luò )達到增加遠程控制的目的，可以用Java編寫(xiě)遠距離發(fā)送指令來(lái)接受所顯示的部分，調用C或C++的程序具體實(shí)施控制。而Java語(yǔ)言最大的優(yōu)勢在于網(wǎng)上應用，在于實(shí)體類(lèi)型模擬，進(jìn)而易于開(kāi)發(fā)、易于維護，利用Java Socket、RMI技術(shù)非常容易實(shí)現分布式Web程序設計。

    (2)  C++ DLL技術(shù)

    C++是高級語(yǔ)言中對底層硬件操作最強的語(yǔ)言之一。C++通過(guò)多種編譯環(huán)境如VC、C++ Builder都可以編寫(xiě)DLL（Dynamic Link Library 動(dòng)態(tài)鏈接庫）。DLL是可執行的模塊，但它沒(méi)有自己的堆棧，必須在調用動(dòng)態(tài)鏈接庫函數的程序環(huán)境下運行。DLL不僅可以作為一個(gè)運行模塊，包括函數代碼，而且可以包含程序以外的任何數據或者資源(位圖、圖標等)。DLL就是給程序提供函數或者資源?，F在許多語(yǔ)言都支持調用動(dòng)態(tài)鏈接庫，從而實(shí)現功能擴展。

    (3)  JSP/ASP與VBScript/JavaScript技術(shù)

    JSP（Java Server Page）是基于Java技術(shù)、用于創(chuàng )建可支持跨平臺及跨Web服務(wù)器的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)的技術(shù)。JSP使用類(lèi)似于HTML的標識和Java代碼片段，執行時(shí)由Web服務(wù)器自動(dòng)將通過(guò)JSP生成的Java代碼片段轉換成Java片段。ASP（Active Server Page）與JSP一樣都是動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)編程語(yǔ)言，它把HTML的簡(jiǎn)單性、腳本程序編寫(xiě)以及Active服務(wù)器組件等常見(jiàn)工具組合在一起，用以創(chuàng )建動(dòng)態(tài)的功能強大的網(wǎng)站。它們均在服務(wù)器的進(jìn)程內運行，是多線(xiàn)程的。

    VBScript和JavaScript均是腳本語(yǔ)言，不需要進(jìn)行編譯就可以執行，它們被嵌入到HTML文件中能夠給頁(yè)面帶來(lái)更多的動(dòng)態(tài)性和交互性。VBScript/JavaScrip程序首先從服務(wù)器中被下載到客戶(hù)端，然后被客戶(hù)端的瀏覽器解釋執行。通過(guò)VBScript/JavaScript腳本程序可以使用戶(hù)輸入的信息不用經(jīng)過(guò)服務(wù)器處理，而是直接被客戶(hù)端的腳本所處理。