面向流程工业的通用远程监控系统的研究与应用

何戡，李强，宗学军，杨仪刚

(1. 沈阳化工大学 信息工程学院， 沈阳 110142；2. 北方华锦热电公司，辽宁 盘锦 124021)

随着计算机技术、网络技术和控制技术的发展以及企业规模的日益扩大，企业生产过程建立远程监控系统成为大势所趋。传统C/S模式远程监控系统虽然在局域网内具有实时性好、安全性高等优点，但是在广域网范围内的局限性日益凸显，如客户端需要安装大量复杂的工业化软件；客户端需要频繁维护，提高了管理维护费用；客户端访问数量存在限制，且不能满足客户端跨平台的要求等[1]。为了满足现代企业信息化管理和市场应用的需求，将结合C/S模式和Web技术的B/S模式引入到远程监控系统中，采用Web浏览器作为统一的远程客户端。相对于传统的C/S模式，B/S模式下的远程监控系统具有与平台无关，用户界面一致，使用简便，可扩展性好、易维护和升级等优点[2]，且其客户端无需安装复杂的工业化软件，只需安装通用的Web浏览器，通过Internet即可实现对工业现场的远程调度和指挥决策。

本文在分析远程监控系统功能和层次结构的基础上，构建了一个基于B/S架构的通用远程监控系统体系结构，并利用该模型，成功开发了北方华锦热电公司脱硫工艺远程监控系统。该系统主要实现了数据采集及存储、信息发布、远程信息访问、远程决策等功能。经过现场调试和系统运行，证明该系统具有安全性高、实时性好、运维成本低等优点，提高了企业的信息化管理水平和经济效益。

1 通用远程监控系统体系结构

根据流程工业中不同的现场控制系统，设计开发了一个基于B/S架构的通用远程监控系统体系结构，如图1所示。该监控系统主要包括3个功能层： 现场监控层、服务器层和远程监控层。

图1 通用远程监控系统体系结构

1) 现场监控层。该层主要实现对工业现场实时数据的采集、显示和存储以及对生产过程控制系统的监视，它由多个操作员站组成，各个站配备了高性能、高可靠性的工控机，通过PLC或DCS与现场仪表等设备进行通信以实现数据采集。工控机上安装的组态软件可实现对工业现场实时动态数据的监视、设备的控制、数据的处理存储、报警和趋势分析等功能。

2) 服务器层。该层是整个系统的中枢，主要由Web服务器和数据库服务器组成，Web服务器和数据库服务器一般跟现场操作站在同一个网段。Web服务器主要为用户提供实时监控页面，针对用户的要求对数据进行一定的处理，并能将数据库中的数据实时传送到浏览器。数据库服务器主要用来存储和提供生产过程中的历史数据、现场设备的实时数据等。

3) 远程监控层。该层是面向客户的窗口，用户不需要安装任何复杂的工业化软件，只需安装通用的Web浏览器，如IE和Firefox等，通过Internet就可以随时随地地浏览工业现场的实时情况。由于涉及实际的生产过程，为了限制用户的访问数量以及保证服务器架构的稳定性、工业生产的安全性，可采用防火墙、用户身份认证等措施。

该种基于B/S架构的通用远程监控系统体系结构,很大程度上减轻了客户机的压力，避免把负荷均衡的分配给Web服务器[3]，突破了传统C/S模式中地域和时间的限制，是一种开放式的网络应用系统。

2 应用实例

依据该公司目前脱硫控制系统的特点，在保证原控制系统安全性和可靠性的前提下，利用已构建的体系结构，设计和开发了脱硫工艺远程监控系统。

2.1 系统体系结构

脱硫工艺远程监控系统的结构如图2所示。

图2 脱硫工艺远程监控系统结构示意

在现场监控层中，控制系统采用Rockwell的硬件设备，操作员站安装有Rockwell公司的FT View软件；在服务器层中，由于需要存储的数据量不大，采用SQL Server数据库对生产过程现场数据等信息进行管理和存储，并使用ASP.NET[4]和ADO.NET[5]技术实现了服务器端Web应用程序的开发和对SQL Server数据库的访问,完成对热电公司脱硫工艺过程中各种信息的发布；在远程监控层中，客户端配置了通用的Web浏览器。为了保证网络系统的安全及架构的稳定性，使用了防火墙技术，经过授权的用户方可访问该系统。

2.2 系统实现方法

使用FT View软件建立操作员站与控制站的实时通信，在FT View中对所要监控的现场数据建立标签，并且利用FT View的存档工具，将标签归档到SQL Server数据库中。利用IIS服务，C#语言，建立一个基于.NET平台的Web应用程序，通过与SQL Server数据库的交互，实现了对热电公司脱硫工艺过程中各种信息的发布。同时，使用JavaScript进行Web客户端的开发。

实时动态数据传输是远程监控系统的基本要求之一，目前主流的数据通信方式主要有采用Web局部异步刷新方式的AjaX[6]技术和Winsock[7]技术，见表1所列。

表1 Ajax技术与Winsock技术对比

通过表1的比较，结合企业的要求，笔者采用开发周期短、成本低、客户访问数量大等优点的AjaX技术。AjaX技术使用js客户端脚本开发，为了提高代码的兼容性，利用js主流框架jquery进行具体开发。

3 结束语

远程监控系统可以实现对工业现场实时数据的采集、存储和处理，在企业的经营和管理中发挥着重要的作用。本文构建了一个面向流程工业的基于B/S架构的通用远程监控系统体系结构，并且在此基础上，结合数据库、Web服务器、AjaX等技术，成功开发了北方华锦热电公司脱硫工艺远程监控系统。同时，由于使用“瘦”客户端方法，企业管理层通过Web浏览器就能随时随地访问远程服务器，监视生产过程，以便及时做出决策指导生产。该系统的成功开发也验证了本文构建的通用远程监控系统体系结构的可用性，具有一定的推广价值。

参考文献：

[1] 陈飞.基于Web的远程监控系统的研究与实现[D].乌鲁木齐： 新疆大学，2007.

[2] 廖俊.基于B/S模式的远程监控系统的研究及软件实现[D].成都： 西南交通大学，2006.

[3] 李文鑫．基于Internet的远程实时监控系统研究[D].武汉： 武汉理工大学，2006.

[4] Dan Wahlin.基于XML的ASP.NET开发[M].北京： 清华大学出版社，2002.

[5] 李成楠，杨晶.基于ADO.NET数据库访问技术浅析[J].科技创新导报，2012(12)： 33-35.

[6] 陈黎夫. ASP.NET AjaX程序设计[M].北京： 人民邮电出版社，2007.

[7] 张建栋. 基于Winsock的局域网监控系统的设计与实现[D].北京： 北京邮电大学，2008.