現場總線與遠程監視系統

1 引 言
現場總線是用于現場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、 開放式的通信網絡。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絡集成式全分布控制系統一 現場總線控制系統FCS (Fieldbus Control System) 。與此同時，隨著Internet 的廣 泛應用， 計算機技術和網絡技術得到迅速發展，Internet 成為了信息時代的主要信息載體。 并引起工業界和學術界的廣泛關注。
一方面， 現場總線技術從工業現場設備底層向上發展， 逐 步擴展到網絡化、開放性和分布性；另一方面，計算機網絡從互聯網 Internet 頂層向下滲透， 直至和底層的現場設備可以通信。具有遠程監視功能的現場總線控制系統 應運而生，它通過現場控制網絡 ( 或現場總線 ) 、 企業 網 ( Intranet ) 和因特網( Internet ) 把分布于各局部現場、獨立完成特定功能的控制計算機互聯起來， 以達到資源共享、 協同工 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監視系統。
LonWorks作為現場總線的一 種,是美國Echelon公司2 0世紀 9 0年代推出的一種新型控 制網絡技術。它支持國際標準化組織 I S O定義的開放系統互聯 O S I 全部七層協議的現場總線標準，因其網絡結構簡單、成本低 、通訊協議公開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控制、實時監視、遠程監視為一體的 LonWorks現場 總線網絡控制實驗系統CS2003，它是針對過程控制實驗室現有的3套模擬工業現場的實驗系統：壓力控制系統、溫度／流量控制系統 、自行開發的液位控制系統，文中主要說明系統的總體設計及實現。
2 系統的體系結構
CS2003是具有遠程監視功能的 LonWorks現場總線過程控制實驗系統， 因此應實現 以下幾點功能。
①下位 LonWorks智能節點可對控制對象進行實時控制。
②現場上位計算機可進行控制功能組態和實時畫面監視。 并具有實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線、 數據報表生成、 打印和多媒體語音報警功能。
③在客戶端瀏覽器的網頁上直觀地顯示各個控制對象的運行狀態圖、實時曲線圖。
根據系統的工作流程和實現功能，可將系統劃分 為現場控制級、上位監控級和遠程監控級。它包括 LON通用智能節點( 硬件) 、 上位組態控制和監視平臺( 軟件) 以及遠程監視平臺( 軟件) ，如圖 1所示 。

現場控制級和上位監控級采用兩層全分布式體系結構。控制級主要是由LON智能節點完成現場的控制功能。監控級則一方面基于各個節點進行節點組態 、通過LonManagerDDE( 動態數據交換) 服務程序進行 網絡通信和信息處理，并在上位組態監控 平臺 VCC( Visual Control Configuration ) 及 VSC(Visual Supervisory Configuration)進行動態監控；另一方面，通過TCP／I P協議與校園網內的遠程控制計算機進行數據傳送。遠程監控級采用了典型的瀏覽器、Web應用服務器、數據庫服務器的B／s模式三層體系結構。其中，Web服務器、 數據庫服務器都部署在遠程控制計算機上。LonWorks 現場總線控制網絡采集的實時數據， 經過數據庫服務器存取 由 Web應用服務器以動態網頁的形式實時發布，供經過授權的客戶端瀏覽器來監視。