论基于WEB的工艺参数远程监控系统设计正文Word格式文档下载.docx
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Abstract
Withthetremendousdevelopmentofautomaticcontrolandcommunicationtechnologyofthenetwork,inordertomeetthenewrequirementsofmodernbusinessprocessautomationandinformationmanagement,remoteweb-basedreal-timemonitoringhasbecometosolvebusinessgeneralneedsofthegeographicalrestrictionsbusinessandimprovetheprocesscontrollevelandthelevelofbusinessmanagement.
Thispaperanalyzesthedevelopmentandresearchoftheweb-basedremotemonitoringsystemathomeandabroad,andgiveacomprehensiveintroductionoftheoverallstructureandappliedtechnologytoweb-basedremotemonitoringsystemforindustrialparameters.Withachemicalplantcontrolsystemoftanktemperatureofphenolicresin,proposedthetechnologyprogramoftanktemperatureremotemonitoringsystem,andcompletedthedesignofthesystem.
Inthispaper,asfollows:
1.Proposedthedesignprogramofweb-basedremotemonitoringsystemoftanktemperature,byusingTCP/IPtechnologyandB/Sarchitecture.Analysistoachievereal-timedatadistributionandremotecontrolisfeasibleintheInternet/Intranetenvironment.
2.Makethehostcomputermonitorscreenofremotemonitoringsystemoftanktemperature,usingconfigurationsoftwareofFameviewproducts.UseAdvantechPCL-812PGasI/Ointerfacedevicetocompletethenext-bitmachinedataexchange,linkthetechnicalparametersofindustrialsitetoInternettoachievetheremotemonitoringoftechnicalparameterswithwebpublishingfunctionofconfigurationsoftware.
Thispapercomprehensiveon-sitemonitoringandremotemonitoring,theremotemonitoringsystemoftanktemperaturewasdesignedandimplemented.Proposedalow-costdesignprogramofremotemonitoringsystemfortechnicalparameters,Withgoodeconomicandapplicationvalue.
Keywords:
Remotemonitoring;
Tank;
Configurationsoftware;
Fameview;
第1章绪论
1.1课题研究的背景和意义
随着经济全球化的发展，现代企业规模不断壮大，企业对生产过程自动化及信息管理的要求越来越高。
为解决企业面临的地域限制，提高工艺控制水平和产品质量，更进一步提高企业的管理水平，实现远程实时监控已经成为当今企业的普遍要求。
随着计算机技术、控制技术、通信及网络技术的巨大发展，为基于web的远程实时监控系统的实现提供了技术基础和条件；
即通过计算机网络连接各生产或测试现场及控制系统的信息，实现整个企业的监控系统的信息采集、分析、存储，让管理层及各部门都能看到以前只有现场监控人员才能看到的实时状况。
通过计算机网络，使企业内部、企业之间，处于不同地区的各相关部门之间交流现场监控信息，实现对监控现场的远程调度、指挥决策，同时可实现对系统进行进行故障诊断、维护及变量修改等操作。
从企业生产管理的角度来看，为了使企业经营、决策者不必亲临工业现场就可以及时了解工厂、企业现场设备运行情况，对生产现场进行全局的把握，应用基于web的远程监控系统对工业现场的工艺参数进行监控已成为一种必然的趋势。
基于web的远程监控系统使得生产过程监控系统与企业生产管理系统融为一体，使得生产管理者不需要掌握专门的技术，在远程客户机上也不需要安装任何复杂的软件，只需要通过浏览器就可以了解生产现场设备的运行数据信息和相应的图形、曲线信息，及时了解生产状况，并将这些信息作为决策的参考依据，提高管理质量及把握全局的能力。
基于web的远程监控系统是一个开放平台，使得企业信息的交互领域从工厂的现场设备层到控制、管理的各个层次，覆盖从车间、工厂、企业乃至世界各地的市场，为实现控制系统的网络化和体系的开放性创造了必要的条件。
基于Web的远程监控技术可以提高企业的劳动生产效率，加强企业竞争力；
可以对各监控对象进行全天候，全方位监控，及时发现甚至提前预测设备问题，保证企业生产安全；
基于web的远程监控技术的实现也意味着各种异地资源通过网络连接的方式，实现了资源共享。
总之，远程监控向人们提供了一个更高效、更全面、更安全、更快捷的服务模式，改变了传统的监控模式。
随着网络技术的飞速发展和企业信息化的不断推进，将web技术与传统的工业监控系统相结合，构建基于web的工业信息监控系统是工业监控领域发展的方向之一。
本课题以某化工工厂一反应车间酚醛树脂储液罐温度控制系统为研究对象，在分析基于web的远程监控系统的结构和设计方法的基础上，研究并提出对储液罐温度、压力、液位等工艺参数的远程监控系统设计，实现现场监控和远程监控的结合，使储液罐温度控制能够达到一个理想范围。
储液罐温度控制系统是利用各种变送器测量储液罐的温度、液位和压力值，通过模拟量输入通道接线端子板PCLD-880输入到PCL-812PG的模拟量输入通道，经A/D转换后变成数字量输入到工控机。
工控机内的组态软件按照控制要求对测量数据进行处理、运算，输出数据经PCL-812PG的输出通道输出，控制电磁阀、泵和调节阀等执行机构运行，从而控制储液罐的温度。
基于web的储液罐温度远程监控系统是在本地监控的基础上完成现代企业工艺自动化控制水平更高的要求，将工业现场的控制信息通过组态软件的web发布功能与Internet连接起来形成基于B/S结构模式的远程监控系统，控制人员就可以通过远程客户终端来实时监控工业现场系统运行的状态，这样不仅提高了对监控系统的控制效率，而且解决了企业地域限制的问题。
1.2远程监控系统概述
1.2.1远程监控系统的原理
远程监控就是指利用计算机通过网络系统实现对远程工业生产过程控制系统的监视和控制。
能够实现远程监控的计算机软硬件系统称为远程监控系统。
工业生产过程的监控信息接入Internet，在一定条件下就可以通过Internet监视并控制生产过程和现场设备的运行状态和各种参数，控制者不必亲临现场，这可以节省大量人力物力。
管理人员可以监视远程生产运行情况，根据需要及时发出调度指令，研究机构可以方便地利用本地丰富的软硬件资源对远程对象进行高级过程控制等。
远程监控系统可以划分为远程监控终端系统、远距离数据传输系统、现场设备监测与控制系统三部分。
各部分分工协作，共同实现对设备的远程控制。
远程监控系统模型如图1-1所示。
图1-1远程监控系统模型
基于工业现场的远程监控系统必须要在工控网络和信息网络集成环境中完成原先工业控制系统的各种要求，其主要特点有以下几方面：
（1）实时性由于系统是对工控设备进行实时监控，把采集到的现场数据及
时、准确地传送到用户端是十分必要的，准确性可以由各种传输协议来保证，而实时性在现有的Internet／Intranet环境中是很难得到保证的，除非使用专用网络。
（2）安全性对于通过网络访问远程设备的系统，安全性是必不可缺的，尤其对于企业资源来说更是如此。
用户访问认证机制是应用较为普遍的访问控制机制,只有授权的用户可以访问企业资源；
信息加密技术可以保证重要的数据在传输过程中不会被窃取和恶意篡改。
（3）可扩展性对于企业信息管理来说，有时一个企业的资源需要不时地更新，或者改变事务流程或规则，这时一个可扩展的系统可以减少由此带来的各种麻烦。
1.2.2远程监控系统的分类
根据被控对象或者通信平台不同，远程监控可以分为以下几类：
（1）基于Internet的远程监控系统
目前的企业信息网络一般通过现场控制网络、企业内网（Intranet）和Internet
三网合一把分布于各局部现场，独立完成特定功能的计算机、控制器现场设备等互联起来，它适应企业生产与经营的功能分布和地域分布的特点，达到资源共享、协同工作、远程监控、远程管理等为目的的全分布式网络系统，是Internet技术、数据库技术、TCP/IP（TransmissionControlProtocol／InternetProtocol）网络通讯技术、浏览器技术等发展的产物。
（2）基于WAP技术的远程监控系统
WAP（WirelessApplicationProtocol）无线应用协议提供了移动通信设备接入互联网的开放的全球标准。
可以通过WAP将移动通信网、Internet以及企业的局域网联系起来，提供一种远程监控手段，使用户无论何时何地都能通过移动设备获得工业现场信息。
基于WAP的远程监控可以以现有的web服务器为基础，通过WAP网关和移动终端共同完成。
（3）基于GSM网络的SMS方式远程监控系统
GSM（GlobalSystemforMobileCommunications）数字式移动通信网络系统提供的SMS（ShortMessagingService）业务，具有双向通信、具有一定的交互能力、占用GSM网络的信令通道等特点，利用手机的短信功能模块和接收终端可以实现远程监控。
（4）基于EMAIL／手机短信／寻呼的事件通知
手机短信和寻呼业务的普及以及较高的实时性，目前已有不少移动运营商和寻呼系统与Internet结合，将电子邮件的内容实时传送到手机和寻呼机上。
于是，在工控系统也可以通过电子邮件、手机短信和寻呼的结合，来实现重要报警、调度事件的实时广播。
根据控制方式可以将远程监控系统进行如下分类（假设下面各种类型的监控方式中，被控对象都是设备）：
（1）保持型的远程监控方式
远程监控仅仅向设备控制系统发出控制命令，而由设备自主的完成这个命
令，监控设备只对设备进行监视，在必要时对设备进行干预。
这样就要求设备不断向远程监控系统发送设备运行信息，远程监控系统保持对设备的监控能力。
这种模式可实现远程设备的无人控制，可应用于危险环境和人力不能到达的地方等。
（2）完成型的远程监控方式
远程监控系统仅仅向设备控制系统发出控制命令，而由设备自主的完成这个命令，远程监控系统不对设备的具体实现过程进行监控，设备完成任务后向远程监控系统报告。
设备的操作控制完全在本地进行，设备在本地操作人员的监控下完成任务。
（3）完全型的远程监控方式
设备的本地控制系统仅仅控制设备的执行机构，全部的操作控制由远程监控系统完成。
在这种方式中，设备控制系统和设备是分离的，而在设备控制系统内信号的传递速度要求很高，要求系统能够立刻对现场做出反应。
这种控制方式用在一些特殊的行业。
（4）人机交互式远程监控方式
设备在本地操作人员和远程监控系统的协同控制下工作，即设备在远程监控系统的指挥下工作，由本地操作人员对设备进行控制和维护工作。
在任务执行过程中，可随时建立连接，进行设备之间和人员之间的交互，设备的状态信息可随时在远程监控端采集。
这是目前使用比较多的一种监控方式。
1.2.3远程监控系统的发展趋势
纵观整个远程监控控制技术的发展过程，共产生了三种模式：
主机集中模式、客户-服务器模式、浏览器-服务器模式。
主机集中模式中，大型主机通常是一台计算功能强大的计算机，众多远程终端用户共享大型主机CPU资源和数据库存储功能，这是一种典型的肥服务器-瘦客户机工作模式，提供了高度集中控制，安全可靠，但是主机负担过重，设备昂贵，系统可靠性差，伸缩性较小。
客户机-服务器模式机制运作的基本过程是：
服务器监听相应端口的输入，客户机发送请求，服务器接受并处理请求，并将结果回送给客户机。
客户通过Internet/Intranet直接与数据库服务器对话，服务器将对话结果返回给客户机。
它把集中管理模式转化为一种服务器和客户机负荷均衡的分布式计算模式，解决了执行效率和容量不足的问题，但客户-服务器也有许多缺点，如客户机与服务器的职责不明，系统移植困难，客户端开发和维护麻烦，应用系统的设计比较复杂，容易导致服务器和网络过载而影响系统的性能。
由于客户机-服务器模式存在的这些不足之处，可以在传统的客户机-服务器模式的中间加上一层，把原来客户机所负责的功能交给中间层来实现，这个中间层即为web服务器层。
这样，客户端就不负责原来的数据存取，只需在客户端安装浏览器就可以了。
把原来的服务器作为数据库服务器，在数据库服务器上安装数据库管理系统和创建数据库。
web服务器的作用就是对数据库进行访问，并通过Internet/Intranet传递给浏览器。
这样web服务器既是浏览器的服务器，又是数据库服务器的浏览器。
在这种模式下，客户机就变成了一个简单的浏览器，形成了“肥服务器-瘦客户机”的模式，这就是浏览器-服务器模式。
目前，远程监控技术主要是应用Internet技术，在TCP/IP协议和B/S结构体系的支持下，合理组织软硬件结构，使操作人员通过浏览器访问网络服务器来迅速获取自己权限下的所有信息并及时做出响应。
在不远的将来，嵌入式系统的发展会越来越迅速，越来越成熟，这项新技术必将用于远程控制系统上，是控制系统的未来发展方向之一。
网络通信技术在远程监控系统中的应用还渗透到了传感器领域，将网络接口芯片与智能传感器集成起来，并把通信协议固化到智能传感器的ROM中，导致了网络传感器的产生。
国内在网络传感器方面的研究尚处于原理研究阶段，还没有成型的网络化传感器出现。
这些都是以后的研究方向和领域，有待于进一步的研究和拓展。
基于web的远程监控系统的发展始终与高新技术的发展息息相关，现代企业不断地对远程监控的简便性和实时性提出更高的要求，因此必须要更快、更好地把最新技术应用到远程监控当中，这样才能使得远程监控技术不断地得到发展，不断地满足人们的需求。
1.3基于web的远程监控系统国内外研究现状
现代企业的生产已经趋向国际化，分布式的生产方式、用户的需求促使自动控制技术不断进步。
Internet/Intranet将是实现分布式生产的基础。
近年来，基web的工业信息监控方式成为研究的热点，无论是研究还是应用，都得到了长足的发展。
它既具有控制系统的实时性和可靠性，又具有信息系统的开放性和广泛性。
通过现场监控层与web服务器的信息交换实现远程客户终端对现场工艺参数的实时监控。
1.3.1国外研究现状
目前，国外对基于web的远程监控已有了比较深入的研究。
在机器人技术中，1993年美国国家航空航天局（NASA）Johnson航天中心与德州的四所大学成功地进行了机器人远程分布式控制试验。
该项试验是通过Internet在Johnson航天中心控制位于TexasA&
M大学和Texas大学Asution分校的机器人，并同时在Arlington分校和Rice大学进行监测和性能分析。
1994年美国南加州大学完成Mercury项目，该项目允许远程用户通过web浏览器控制一个机械手进行文物挖掘。
在工业控制领域，1996年美国麻省NorthAndover公司首先将PLC与Internet相连，现在许多用户从中受益。
基于以太网，客户只要拥有浏览器，即可方便地进行通信。
虽然可以用浏览器来进行过程参数的设定或控制对象的关闭与开启，但浏览器不能用来控制设备，因此设备的实际控制由PLC或PC机来完成。
在美国太平洋科学仪器公司，用于测量半导体内部杂质的设备控制器系统综合了监测、过程控制、传感器总线及web网络服务器技术。
通过web网络技术使控制器与机床传感器进行对话，利用总线与以太网端口传送数据，由计算机提供原始数据，并与生产过程的实际数据综合，以探测故障、控制现场及决定统计过程控制参数。
在设备的远程故障诊断领域，在美国波音公司的设备预维护系统中，采用了web网络技术进行数据分析，使用以太网TCP/IP和web浏览器进行远程探测和检修机器的故障，对于设备复杂故障的分析与排除，也可以通过人工智能软件来实现。
加拿大Granby公司使用了web网络浏览器技术，通过以太网TCP/IP进行机床故障诊断、维护及排除，周期性地使用自动视屏信号及录像机进行监控、服务请求和机器诊断，通过Internet连接与web网络访问进行图像传输，实现主要用户远程产品和生产过程的监测，没有使用针对机器的专用通信与控制线路。
在远程网络实验领域，美国TennesseeatChattanooga大学的JimHenery设计的网上工程实验室提供了一系列远程控制实验，如：
压力控制、液面控制、温度控制、速度控制实验等，该远程实验系统由一台web服务器和五台客户机构成的，每台客户机与一套实际的设备相连。
用户通过Internet访问web服务器，选择控制参数，然后web服务器把这些参数写入文件传送给相应的客户机，客户机收到这些参数后，控制实验设备来完成实验，并把实验数据通过web服务器生成实验结果图，返回给用户。
新加坡国立大学（NUS）的虚拟实验室允许用户通过Internet进行远程实验，可以实现昂贵实验设备的共享。
另外，许多国际知名大公司都在他们的工控产品中加入了因特网模块，如：
美国NationalInstrument公司在其虚拟仪器产品LabView中新增了Internet模块，可以通过web方式接收测试数据；
西门子的Wincc、悉亚特的CITECT等也相继推出了支持web功能的组态软件，这些组态软件包含了具有web功能的组件，并在工业领域得到一定的应用。
1.3.2国内研究现状
在国内也有很多致力于基于web的远程监控方面的研究与应用，贾智平等利用ActiveX技术将Internet技术与电力监控系统结合起来，从而形成了一种新的基于浏览器的电力监控系统；
吕浩杰等利用相关的web技术开发的B/S模式油田监控系统等。
国内各高校对于基于web的实时监控技术也开展了积极研究。
其中，西安交通大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学、上海交通大学、南京理工大学等研究成果较为先进，例如华中科技大学开发出的“汽轮机工况监测和诊断系统KDTGMD”、哈尔滨工业大学的“微计算机化机组状态监视与故障诊断专家系统MMMDES”、南京理工大学CIMS研究所承担了国防科工委长春FMS实验中心检测监控系统的研制任务，对柔性制造系统中各子系统的检测监控技术进行了初步集成。
同时，国内的一些组态软件厂商也已经在开始监控软件中引入web技术，北京杰控科技公司的Fameview组态软件中就包含了ForInternet软件，是运行在web服务器上的一种应用软件，它不需要其它特殊的软件、驱动程序或用户程序的支持，就可使远程用户在计算机上，以浏览HTML（HypertextMarkupLanguage）页面的方式实时监控生产现场。
但也存在不足，远程用户只能通过浏览器监视已经组态好的画面，不能对IE（InternetExplorer）浏览器显示的任何变量做出改变，与真正的远程监控还有一段距离。
总之，基于Internet的远程监控系统已投入到实际的应用领域，并取得了良
好的经济效益，其应用前景是十分广阔的。
在广泛的工业领域中，可实现信息网络和控制网络融合，即现场总线（包括工业以太网）和Internet容为一体，实现真正的虚拟工厂（VirtualPlant）和虚拟制造（VirtualManufacture）。
远程监控技术的成熟也促进其在核电站监控、石油的输送管道监测、电网运行监控和机器人的远程控制等领域都起了巨大作用。
1.4论文的研究思路与内容
基于web的工艺参数远程监控系统是结合了传统的现场监控设备和新型Internet技术一个复杂系统，其特点表现在数据传输的实时性、客户机远程浏览的可行性、控制信息执行的可靠性。
采用何种方法将工业监控系统的数据及时、安全的反映到客户端浏览器上是本文的研究重点。
本文在研究了基于web的远程监控系统结构、功能、监控模式的基础上，针对现有实时监控系统的优点和缺点，本系统利用网络技术，选用台湾研华工控机作为控制监测站、选用相应传感器及台湾研华的PCL-812PG数据采集卡通过ISA总线协议在本地网络与上位机通信，选用北京杰控科技公司的组态软件“Fameview”进行组态，组成参数监控系统对某化工厂一反应车间酚醛树脂储液罐的温度、压力、液位等参数进行监控，并实时记录监控数据和报警信息，最后通过组态软件的web发布功能与Internet进行数据交换，利用web技术对工艺参数进行远
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