基于現場總線的嵌入式遠程監控系統設計

2 系統結構簡介
2．1 系統設計方案
系統的整個結構框圖如圖1所示。在生產車間將整個設備通過FCS系統連接組網，形成統一的設備層，其組網方式是RS 485工業總線。中間件為嵌入式系統，通過驅動ARM板上的RS 485接口，實現與下層設備的相互通信。同時，在嵌入式系統中嵌入小型Web服務器用以實現對下層數據的接收與讀取。
系統的上層設計了可以與Internet直接相連的網絡接口，能夠將系統直接掛接入Internet信息網。只要給嵌入式操作系統分配一個IP地址，不用為每個生產設備在接入網絡之后都分配一個IP地址，整個底層設備統一由CGI編程采用自己設定的地址識別各個硬件設備，這樣就大大節約了IP地址的使用。
遠程客戶端，只要能夠上網，就可以授權用戶通過IP地址登錄到該系統，監控整個生產過程和設備的相關信息。同時該系統還提供了一個接口，用以生產現場的監控，可讓一線員工在現場直觀地了解和記錄有關的生產信息。

2．2 系統方案分析
該方案的遠程監控系統結構是采用B／S模式，相對于傳統的C／S模式結構而言，三層的B／S體系結構是把原來在客戶機一側的應用程序模塊與顯示功能分開，將它放到Web服務器上單獨組成一層，客戶機上只需通過單一的瀏覽器，這樣就可以把負荷均衡的分配給Web服務器，客戶機上的壓力大大減輕。B／S結構主要是利用不斷成熟的Web瀏覽器技術，結合瀏覽器的多種編程語言和Web技術，用通用的瀏覽器就實現了原來需要復雜專用軟件才能實現的強大功能，并節約了開發成本。
整個系統是在嵌入式系統中移植入實時的嵌入式Linux操作系統，并安裝了Web服務器，充當中間件的功能。底層控制網絡通過RS 485總線組網后，以RS 485總線接入系統的硬件端，將所采集的數據和相關信息放入到Linux Web服務器中，使得嵌入式設備與底層設備能互相通信。由于在一些環境惡劣的工業生產現場，并不適合用PC機作服務器，采用ARM等系列嵌入式系統具有功耗低，穩定性好，可靠性高等特點。

3 系統的硬件平臺
該系統對車間浸油罐進行數據采集和遠程監控，所選擇的嵌入式微處理器必須能夠在所生產的環境中進行可靠的工作。這里所討論的嵌入式遠程監控系統所選擇的CPU是S3C2410處理器。S3C2410是韓國Sa―mstmg公司出產的一款基于ARM920T內核的16／32位RISC嵌入式微處理器，主要面向高性價比、低功耗的手持式設備的應用。其整個硬件框圖如圖2所示。

其中的核心模塊包括CS8900，RS 485總線接口，FLASH SDRAM，復位和時鐘電路等；主要功能是工業現場信息采集和與遠程客戶機的通信。由于Linux操作系統中直接包含有TCP／IP等各個網絡協議，因此直接在平臺上進行Linux操作系統的移植，就免去了開發網絡協議的難度。系統提供了一個RJ45以太網接口，直接可以與Internet進行通信。該系統重點用以解決與Internet的通信問題和信息發布問題。