專利名稱：符合opc標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)自動化控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域。具體地說是一種符合OPC(ObjectLinking and Embedding for Process Control)標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過Internet網(wǎng)絡(luò)通訊的手段，與異地網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)OPC數(shù)據(jù)接口的遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)移，同時應(yīng)用組態(tài)軟件技術(shù)來完成設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測、監(jiān)控，為最終設(shè)備的預(yù)診斷和維護(hù)及故障排除奠定了基礎(chǔ)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)在遠(yuǎn)程監(jiān)控中，對于大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備國外早已有了各種遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷系統(tǒng)，而我國在這方面才剛剛起步。如沈陽有些大型企業(yè)中燃?xì)廨啓C(jī)對于系統(tǒng)運(yùn)行保障要求較高，尤其是對于重大系統(tǒng)故障的解決需要有專門人員提供技術(shù)保障，這對于系統(tǒng)的運(yùn)營維護(hù)顯然不利，需要支付一大筆維護(hù)費(fèi)用，對于用戶而言則因等待系統(tǒng)恢復(fù)而大大減少了系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的時間，不能充分發(fā)揮系統(tǒng)的工作效能，影響了生產(chǎn)。其次，由于地域因素，也給系統(tǒng)的升級和維護(hù)帶來不便，用戶不能在第一時間內(nèi)獲得最佳的售后服務(wù)。
為了進(jìn)一步提高燃?xì)廨啓C(jī)等大型設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性，以及最大限度發(fā)揮系統(tǒng)的運(yùn)行效能，就迫切需要開發(fā)一套能對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，能在異地最大程度的反映現(xiàn)有系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時取得系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)而為及時保障系統(tǒng)的高效運(yùn)行提供了必要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在Internet遍布全球，各種先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異的今天，使用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控自然成為首選。這樣通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)平臺便可以在全球范圍內(nèi)為用戶及時提供系統(tǒng)的升級改造和技術(shù)保障服務(wù)，為設(shè)備的遠(yuǎn)程故障診斷和維護(hù)提供必要的科學(xué)分析依據(jù)。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以提高企業(yè)的勞動生產(chǎn)率，加強(qiáng)企業(yè)競爭力；可以對各監(jiān)控對象進(jìn)行全天候，全方位監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)和提前預(yù)測設(shè)備故障問題，保證企業(yè)生產(chǎn)的安全高效；使用遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)還可以獲得監(jiān)控現(xiàn)場數(shù)據(jù)，這對于建立預(yù)測診斷的專家系統(tǒng)有著重要的意義，這樣的系統(tǒng)目前還尚未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過Internet網(wǎng)絡(luò)通訊的手段，與異地網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)OPC數(shù)據(jù)接口的遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)移，同時應(yīng)用組態(tài)軟件技術(shù)來完成設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測、監(jiān)控，為最終設(shè)備的預(yù)診斷和維護(hù)及故障排除奠定了基礎(chǔ)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括現(xiàn)場控制中心，運(yùn)行現(xiàn)場主控系統(tǒng)和現(xiàn)場OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器，對上層監(jiān)控系統(tǒng)提供現(xiàn)場數(shù)據(jù)的OPC接口；還包括現(xiàn)場工作站和遠(yuǎn)程服務(wù)中心，其中-現(xiàn)場工作站，包括OPC數(shù)據(jù)采集模塊和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊，通過OPC數(shù)據(jù)采集及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布程序運(yùn)行符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的OPC數(shù)據(jù)采集模塊和符合TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊，通過OPC接口與現(xiàn)場控制中心相連，完成現(xiàn)場信號的采集、轉(zhuǎn)換，同時通過Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)布數(shù)據(jù)，并對現(xiàn)場控制對象實(shí)施控制；-遠(yuǎn)程服務(wù)中心，包括網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊、遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊和遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，通過網(wǎng)絡(luò)通信終端程序、遠(yuǎn)程OPC服務(wù)程序運(yùn)行符合TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊、符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊和支持OPC接口的遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊；網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊度收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊發(fā)布的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，同時將數(shù)據(jù)發(fā)布到符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊中；再通過遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊經(jīng)OPC接口與遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊通信，再現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控要求；所述OPC數(shù)據(jù)采集程序具體流程為首先初始化計(jì)算機(jī)COM對象，然后收索OPC服務(wù)器ID，連接目標(biāo)OPC服務(wù)器，再創(chuàng)建OPC通信通道，讀添加OPC數(shù)據(jù)項(xiàng)，并將數(shù)據(jù)存入發(fā)送緩沖區(qū)，在沒有斷開請求的情況下返回讀添加OPC數(shù)據(jù)項(xiàng)，如此反復(fù)循環(huán)；如果有斷開請求，則斷開OPC連接，結(jié)束程序；當(dāng)創(chuàng)建初使化COM對象或收索OPC服務(wù)器ID失敗時都作異常處理，并結(jié)束程序；所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布程序具體流程為首先初使化Socket對象，然后創(chuàng)建一個Socket服務(wù)器套接字，并與本地端口綁定，實(shí)時監(jiān)聽遠(yuǎn)程客戶的連接請求；接收遠(yuǎn)程客戶的請求成功時，根據(jù)接收客戶的命令和發(fā)送由OPC數(shù)據(jù)采集程序采集而存入發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)；在沒有斷開請求情況下，繼續(xù)接收命令和發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，如此反復(fù)循環(huán)，否則就關(guān)閉該Socket套接字，結(jié)束程序；在初使化Socket對象或接收遠(yuǎn)程客戶連接都有失敗時，進(jìn)行異常處理，并結(jié)束程序；所述網(wǎng)絡(luò)通信終端程序具體流程為首先初使化Socket對象，然后創(chuàng)建一個Socket客戶端套接字，并與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊建立連接，如果連接成功，則向網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊發(fā)送命令和接收數(shù)據(jù)入緩沖區(qū)，在沒有斷開請求情況下，返回到發(fā)送命令和接收數(shù)據(jù)入緩沖區(qū)，如此反復(fù)循環(huán)以獲得現(xiàn)場工作站的數(shù)據(jù)；如果有斷開請求，則關(guān)閉該Socket套接字，結(jié)束程序；如果在初使化Socket對象或連接網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊都有失敗時，進(jìn)行異常處理，并結(jié)束程序；所述遠(yuǎn)程OPC服務(wù)程序具體流程為首先初使化COM對象，按照OPC規(guī)范創(chuàng)建OPC地址空間，同時建立OPC數(shù)據(jù)刷新列表，然后讀取網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊存入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，并定時刷新OPC數(shù)據(jù)列表；在沒有斷開請求時返回到讀取網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊存入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，并如此反復(fù)，否則關(guān)閉OPC服務(wù)器，結(jié)束程序；在初使化COM對象失敗時作異常處理并結(jié)束程序；所述OPC數(shù)據(jù)采集模塊和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊與網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊、遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊之間I/O參數(shù)對應(yīng)關(guān)系為，先將經(jīng)OPC數(shù)據(jù)采集模塊在現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)定義OPC數(shù)據(jù)變量列表，并作對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊的存儲；網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊通過Internet網(wǎng)絡(luò)獲得網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊發(fā)布的數(shù)據(jù)，再根據(jù)OPC數(shù)據(jù)變量列表轉(zhuǎn)換到遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊并作對應(yīng)存儲。
本發(fā)明解決了以下幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)1)本發(fā)明解決了如何將現(xiàn)場離散的信號數(shù)據(jù)通過OPC匯總的問題，且可以通過Internet網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，從而在遠(yuǎn)程服務(wù)中心可以透明訪問現(xiàn)場各個數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。
2)本發(fā)明提供了符合工業(yè)國際標(biāo)準(zhǔn)的OPC數(shù)據(jù)接口，使得不同廠家的設(shè)備和軟件可以相互通信。
3)本發(fā)明提供了一種新的組態(tài)監(jiān)控思路，為解決設(shè)備的遠(yuǎn)程故障診斷和維護(hù)奠定了基礎(chǔ)。
4)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了和目前工業(yè)上流行的PROFIBUS總線和FF現(xiàn)場總線的無縫集成。
本發(fā)明是用來完成工業(yè)自動化領(lǐng)域中現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、控制、遠(yuǎn)程傳輸、診斷和分析的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其核心技術(shù)是OPC技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和組態(tài)軟件技術(shù)。通過國際OPC規(guī)范和TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，結(jié)合組態(tài)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一套適用于工業(yè)現(xiàn)場遠(yuǎn)程監(jiān)控的擁有自主產(chǎn)權(quán)的開放式的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。它具有如下優(yōu)點(diǎn)1)可應(yīng)用性本遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以應(yīng)用于石化、冶金、采礦、電力等工控行業(yè)的自動化領(lǐng)域，特別是大型機(jī)械設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷維護(hù)領(lǐng)域。
2)無地域性本發(fā)明應(yīng)用的計(jì)算機(jī)Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。通過Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使得遠(yuǎn)程監(jiān)控擺脫了地域的限制。
3)開放性本發(fā)明應(yīng)用的OPC技術(shù)賦予了本系統(tǒng)強(qiáng)大的生命力。OPC是符合國際標(biāo)準(zhǔn)的通用數(shù)據(jù)接口，有了OPC接口就可以實(shí)現(xiàn)不同廠家軟硬件產(chǎn)品的數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)了和目前的工控產(chǎn)品的無縫集成，極大的擴(kuò)展了系統(tǒng)的開放性。
4)安全性本發(fā)明采用的Internet網(wǎng)絡(luò)TCP/IP技術(shù)保證了數(shù)據(jù)通信的正確性，通過用戶安全登陸驗(yàn)證保證了對現(xiàn)場數(shù)據(jù)訪問的合法性。
由于本發(fā)明有以上特點(diǎn)，特別是OPC技術(shù)和Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合使用，使本發(fā)明系統(tǒng)從安裝到正常運(yùn)行及其維護(hù)，都體現(xiàn)出優(yōu)越性。如1)便于升級維護(hù)，節(jié)省維護(hù)開銷由于系統(tǒng)采用了OPC技術(shù)，從現(xiàn)場數(shù)據(jù)的獲得以數(shù)據(jù)鏈表的形式提供給用戶，通過自定義轉(zhuǎn)換表實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。如果監(jiān)控節(jié)點(diǎn)變化，只要調(diào)整變化的節(jié)點(diǎn)即可。
2)有利于設(shè)備的維護(hù)由于本發(fā)明采用了C/S(客戶/服務(wù)器)的多對一通信模式，使得不同服務(wù)中心針對設(shè)備的監(jiān)測部位不同有利于發(fā)揮自己的技術(shù)專長。便于早期分析故障原因并快速排除，縮短了維護(hù)停工時間；減少了維護(hù)工作量。
3)簡易的可操作性本發(fā)明通過OPC接口提供了用戶簡單的操作模式，程序自動尋找OPC服務(wù)器及其相應(yīng)的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，用戶通過手工即可完成數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的添加和配置工作。
4)斷線自動重連功能由于本發(fā)明采用的是Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障或通信中斷的時候，系統(tǒng)能夠自動建立連接，無需用戶處理。
5)易于管理、監(jiān)控和診斷分析采用本發(fā)明在遠(yuǎn)程服務(wù)中心建立的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)有利于用戶管理和監(jiān)控現(xiàn)場的工作狀態(tài)，為故障分析提供了數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ)，而且有利于專業(yè)技術(shù)的集中。
6)為C/S分布式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)是一個C/S(客戶/服務(wù)器)結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，一個現(xiàn)場工作站可以為多個遠(yuǎn)程服務(wù)中心提供服務(wù)，即本系統(tǒng)允許多個遠(yuǎn)程服務(wù)中心連接現(xiàn)場工作站，各個服務(wù)中心可以根據(jù)自己的技術(shù)專長針對性的選擇監(jiān)控數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控診斷。


圖1是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模塊圖結(jié)構(gòu)圖。
圖2是OPC數(shù)據(jù)采集模塊和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊結(jié)構(gòu)圖。
圖3是網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊和遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊結(jié)構(gòu)圖。
圖4是系統(tǒng)參數(shù)對應(yīng)表。
圖5是OPC數(shù)據(jù)采集程序流程圖。
圖6是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布程序流程圖。
圖7網(wǎng)絡(luò)通信終端程序流程圖。
圖8遠(yuǎn)程OPC服務(wù)程序流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明思想是通過符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的OPC技術(shù)和Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)OPC數(shù)據(jù)接口的遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)移，即把現(xiàn)場的OPC接口轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)程服務(wù)中心。整個系統(tǒng)可以同支持OPC接口的分布式FF現(xiàn)場總線集成，也可以同德國西門子的PROFIBUS總線集成，在不影響原現(xiàn)場監(jiān)控的條件下實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。具體如下如圖1所示，包括現(xiàn)場控制中心，運(yùn)行現(xiàn)場主控系統(tǒng)和現(xiàn)場OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器，對上層監(jiān)控系統(tǒng)提供現(xiàn)場數(shù)據(jù)的OPC接口；還包括現(xiàn)場工作站和遠(yuǎn)程服務(wù)中心，其中在現(xiàn)場控制中心，現(xiàn)場OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器并不影響現(xiàn)場主控系統(tǒng)的本地監(jiān)控?，F(xiàn)場OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器是由市購產(chǎn)品直接配置實(shí)現(xiàn)，用以提供標(biāo)準(zhǔn)的OPC接口。而且由于OPC接口的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范性，一般的硬件廠商均提供OPC數(shù)據(jù)接口，如西門子的PROFIBUS總線OPC服務(wù)器，NI公司的FF現(xiàn)場總線OPC服務(wù)器等，因此在現(xiàn)場的控制系統(tǒng)只要提供了可供讀寫的OPC數(shù)據(jù)接口就可以通過OPC方式和現(xiàn)場數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)通訊現(xiàn)場工作站，現(xiàn)場工作站則通過OPC數(shù)據(jù)采集模塊讀出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)讀出后通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊在Internet網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布數(shù)據(jù)，因此需要這臺計(jì)算機(jī)擁有一個外網(wǎng)IP地址，以供遠(yuǎn)程服務(wù)中心連接。它包括OPC數(shù)據(jù)采集模塊和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊，通過OPC數(shù)據(jù)采集及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布程序運(yùn)行符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的OPC數(shù)據(jù)采集模塊和符合TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊。通過OPC接口與現(xiàn)場控制中心相連，完成現(xiàn)場信號的采集、轉(zhuǎn)換，同時通過Internet網(wǎng)絡(luò)(本實(shí)施例采用SOCKET)發(fā)布數(shù)據(jù)，并對現(xiàn)場控制對象實(shí)施控制；其中所述OPC數(shù)據(jù)采集模塊作為符合國際標(biāo)準(zhǔn)OPC規(guī)范的客戶端，連接現(xiàn)場OPC服務(wù)器，完成現(xiàn)場I/O數(shù)據(jù)的讀寫操作)；所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊采用VC++6.0自主開發(fā)，它符合TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的SOCKET網(wǎng)絡(luò)編程接口，創(chuàng)建了一個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)器，把采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過參數(shù)對應(yīng)表轉(zhuǎn)換后在Internet上發(fā)布，專門為遠(yuǎn)程服務(wù)中心提供網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。
在遠(yuǎn)程服務(wù)中心，要求該系統(tǒng)能夠登陸Internet，從而建立與現(xiàn)場工作站的連接，并通過網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場工作站的數(shù)據(jù)通信功能，同時將接收到的數(shù)據(jù)整合成遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊，對用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的OPC數(shù)據(jù)接口。遠(yuǎn)程服務(wù)中心包括網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊、遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊和遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，通過網(wǎng)絡(luò)通信終端程序、遠(yuǎn)程OPC服務(wù)程序運(yùn)行符合TCP/IP協(xié)議際準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊、符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊和支持OPC接口的遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊；網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊發(fā)布的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，同時將數(shù)據(jù)發(fā)布到符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊中；再通過遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊(即一個組態(tài)軟件)，經(jīng)OPC接口與遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊通信，再現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)控畫面和其他監(jiān)控診斷功能。
由于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的特性，可以采用多個遠(yuǎn)程服務(wù)中心訪問生產(chǎn)現(xiàn)場，如遠(yuǎn)程服務(wù)中心A和B，這對于大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備的不同監(jiān)控點(diǎn)所產(chǎn)生的復(fù)雜的監(jiān)控數(shù)據(jù)的提取，為不同的專業(yè)技術(shù)人員專門解決和診斷分新提供了很大的便利性，有利于各個遠(yuǎn)程服務(wù)中心專門針對自己的技術(shù)專業(yè)特長去監(jiān)控所需參數(shù)。
如圖2所示，OPC數(shù)據(jù)采集模塊是一個OPC客戶端程序。它通過OPC自定義的C++接口連接現(xiàn)場OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器，連接成功后通過填加OPC數(shù)據(jù)組和OPC數(shù)據(jù)項(xiàng)的OPC規(guī)范讀出現(xiàn)場實(shí)際的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在內(nèi)存中與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊共享。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊是根據(jù)SOCKET網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)接口編寫的一個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布程序，通過網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程服務(wù)中心的網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)的收發(fā)通信。
本實(shí)施例采用的SOCKET是以U.C.Berkeley大學(xué)BSD UNIX中流行的SOCKET接口為范例定義的一套Microsoft Windows下的網(wǎng)絡(luò)編程接口，它不僅包含了人們所熟悉的Berkeley Socket風(fēng)格的庫函數(shù)；也包含了一組針對Windows的擴(kuò)展庫函數(shù)。這樣使得程序員能充分地利用Windows消息驅(qū)動機(jī)制進(jìn)行編程，對于實(shí)現(xiàn)C/S(客戶/服務(wù)器)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)編程提供了一套簡單可靠的機(jī)制。
如圖3所示，網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊在遠(yuǎn)程服務(wù)中心，通過網(wǎng)絡(luò)通信終端程序連接現(xiàn)場工作站，從而實(shí)現(xiàn)一個Internet網(wǎng)絡(luò)通信鏈路。接收到的數(shù)據(jù)則通過OPC規(guī)范實(shí)現(xiàn)一個新的遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊，形成一個標(biāo)準(zhǔn)的OPC數(shù)據(jù)接口，為遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊提供數(shù)據(jù)源。
遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊采用市購組態(tài)軟件如WinCC，或組態(tài)王，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場實(shí)時數(shù)據(jù)的顯示、曲線顯示、遠(yuǎn)程控制、歷史數(shù)據(jù)存儲、報表的打印和歷史數(shù)據(jù)和曲線的分析，達(dá)到了用戶監(jiān)控的要求。本系統(tǒng)亦可以選擇任何支持OPC接口的其他組態(tài)軟件，擴(kuò)展了系統(tǒng)的靈活性。
如圖5所示，所述OPC數(shù)據(jù)采集程序具體流程為首先初始化計(jì)算機(jī)COM對象，然后收索OPC服務(wù)器ID，連接目標(biāo)OPC服務(wù)器，再創(chuàng)建OPC通信通道，讀添加OPC數(shù)據(jù)項(xiàng)，并將數(shù)據(jù)存入發(fā)送緩沖區(qū)，在沒有斷開請求的情況下返回讀添加OPC數(shù)據(jù)項(xiàng)，如此反復(fù)循環(huán)；如果有斷開請求，則斷開OPC連接，結(jié)束程序；當(dāng)創(chuàng)建初使化COM對象或收索OPC服務(wù)器ID失敗時都作異常處理，并結(jié)束程序。
如圖6所示，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布程序具體流程為首先初使化Socket對象，然后創(chuàng)建一個Socket服務(wù)器套接字，并與本地端口綁定，實(shí)時監(jiān)聽遠(yuǎn)程客戶的連接請求；接收遠(yuǎn)程客戶的請求成功時，根據(jù)接收客戶的命令和發(fā)送由OPC數(shù)據(jù)采集程序采集而存入發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)；在沒有斷開請求情況下，繼續(xù)接收命令和發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，如此反復(fù)循環(huán)，否則就關(guān)閉該Socket套接字，結(jié)束程序；在初使化Socket對象或接收遠(yuǎn)程客戶連接都有失敗時，進(jìn)行異常處理，并結(jié)束程序。
如圖7所示，所述網(wǎng)絡(luò)通信終端程序具體流程為首先初使化Socket對象，然后創(chuàng)建一個Socket客戶端套接字，并與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊建立連接，如果連接成功，則向網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊發(fā)送命令和接收數(shù)據(jù)入緩沖區(qū)，在沒有斷開請求情況下，返回到發(fā)送命令和接收數(shù)據(jù)入緩沖區(qū)，如此反復(fù)循環(huán)以獲得現(xiàn)場工作站的數(shù)據(jù)；如果有斷開請求，則關(guān)閉該Socket套接字，結(jié)束程序；如果在初使化Socket對象或連接網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊都有失敗時，進(jìn)行異常處理，并結(jié)束程序。
如圖8所示，所述遠(yuǎn)程OPC服務(wù)程序具體流程為首先初使化COM對象，按照OPC規(guī)范創(chuàng)建OPC地址空間，同時建立OPC數(shù)據(jù)刷新列表，然后讀取網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊存入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，并定時刷新OPC數(shù)據(jù)列表；在沒有斷開請求時返回到讀取網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊存入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，并如此反復(fù)，否則關(guān)閉OPC服務(wù)器，結(jié)束程序；在初使化COM對象失敗時作異常處理并結(jié)束程序。
如圖4所示，所述OPC數(shù)據(jù)采集模塊和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊與網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊、遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊之間I/O參數(shù)(I/O Corresponding Parameters)對應(yīng)關(guān)系為，(由于I/O個數(shù)在不同的監(jiān)控系統(tǒng)中是變化的，為實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的變量個數(shù)接口)先將經(jīng)OPC數(shù)據(jù)采集模塊在現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)定義OPC數(shù)據(jù)變量列表，并作對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊的存儲(根據(jù)果集的I/O個數(shù)調(diào)整OPC數(shù)據(jù)變量列表)；網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊通過Internet網(wǎng)絡(luò)獲得網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊發(fā)布的數(shù)據(jù)，再根據(jù)OPC數(shù)據(jù)變量列表轉(zhuǎn)換到遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊并作對應(yīng)存儲。
Internet網(wǎng)絡(luò)的普及和網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷提高為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸提供了良好的通道。特別是現(xiàn)在寬帶網(wǎng)絡(luò)的普及，用戶只要通過一個Modem即調(diào)制解調(diào)器，通過電話網(wǎng)絡(luò)就能遨游Internet了，而且具有價格便宜、性能穩(wěn)定和帶寬可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)。目前，普及的帶寬有512Kb/S、1MKb/S、2MKb/S甚至更高，通過本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量測定選擇1MKb/S的帶寬足可以滿足400個點(diǎn)的數(shù)據(jù)量在Internet上的傳輸，完全滿足了用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控的要求。為了滿足用戶對現(xiàn)場數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的原型變量名稱的了解，提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口的透明性，在OPC數(shù)據(jù)采集模塊和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊中通過參數(shù)對應(yīng)表加以傳輸，這樣，遠(yuǎn)程服務(wù)中心看到的就是現(xiàn)場的原數(shù)據(jù)項(xiàng)名稱，有利于技術(shù)人員的配置和處理。考慮到現(xiàn)場的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)會因不同設(shè)備的監(jiān)測參數(shù)個數(shù)不同，或同一設(shè)備增減監(jiān)測參數(shù)點(diǎn)的變化而變化，為了能實(shí)現(xiàn)一個標(biāo)準(zhǔn)的變量接口而不用大量的去修改源程序，采用了如圖4的變量轉(zhuǎn)換方式。當(dāng)采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)個數(shù)變化時，調(diào)整一個公用的變量列表A0，A1……與之相對應(yīng)，這樣與現(xiàn)場相同個數(shù)的數(shù)據(jù)變量就可以傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)中心，形成與現(xiàn)場對應(yīng)的遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊數(shù)據(jù)源，為遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊提供了標(biāo)準(zhǔn)的OPC接口，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場OPC數(shù)據(jù)接口的遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)移。
用戶在應(yīng)用本系統(tǒng)時，只要通過靜態(tài)IP登陸現(xiàn)場工作站，通過安全用戶驗(yàn)證就可以建立雙方的Internet網(wǎng)絡(luò)通信鏈路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)功能，使用起來簡單可靠，滿足了對現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控要求。
目前OPC接口在工業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛，符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件產(chǎn)品相繼問世，在工業(yè)上應(yīng)用廣泛的DCS系統(tǒng)，F(xiàn)CS系統(tǒng)等都提供了OPC數(shù)據(jù)接口，本系統(tǒng)通過OPC接口實(shí)現(xiàn)了與現(xiàn)有工控系統(tǒng)的無縫集成，具有下列功能1)OPC數(shù)據(jù)采集模塊符合OPC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范1.0和2.0，具有數(shù)據(jù)的讀寫功能。
2)網(wǎng)絡(luò)通信模塊符合TCP/IP協(xié)議，通過Socket接口具有遠(yuǎn)程通信功能。
3)遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊的建立符合OPC2.0規(guī)范，提供標(biāo)準(zhǔn)OPC接口。
4)組態(tài)軟件支持OPC接口，具有現(xiàn)場畫面組態(tài)，歷史數(shù)據(jù)存儲，實(shí)時和歷史曲線診斷分析，報表打印等功能。
5)網(wǎng)絡(luò)鏈路的建立通過靜態(tài)IP方式。
6)多對一的連接方式，即多個遠(yuǎn)程服務(wù)中心可以連接一個現(xiàn)場工作站。
7)安全登陸功能，保證用戶合法的前提下進(jìn)行通信。
8)符合C/S(客戶/服務(wù)器)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)模型。
9)OPC節(jié)點(diǎn)自動對應(yīng)配置功能，能同系統(tǒng)參數(shù)對應(yīng)表建立對應(yīng)關(guān)系。
權(quán)利要求
1.一種符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，包括現(xiàn)場控制中心，運(yùn)行現(xiàn)場主控系統(tǒng)和現(xiàn)場OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器，對上層監(jiān)控系統(tǒng)提供現(xiàn)場數(shù)據(jù)的OPC接口；其特征在于還包括現(xiàn)場工作站和遠(yuǎn)程服務(wù)中心，其中-現(xiàn)場工作站，包括OPC數(shù)據(jù)采集模塊和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊，通過OPC數(shù)據(jù)采集及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布程序運(yùn)行符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的OPC數(shù)據(jù)采集模塊和符合TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊，通過OPC接口與現(xiàn)場控制中心相連，完成現(xiàn)場信號的采集、轉(zhuǎn)換，同時通過Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)布數(shù)據(jù)，并對現(xiàn)場控制對象實(shí)施控制；-遠(yuǎn)程服務(wù)中心，包括網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊、遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊和遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，通過網(wǎng)絡(luò)通信終端程序、遠(yuǎn)程OPC服務(wù)程序運(yùn)行符合TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊、符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊和支持OPC接口的遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊；網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊發(fā)布的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，同時將數(shù)據(jù)發(fā)布到符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊中；再通過遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊經(jīng)OPC接口與遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊通信，再現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控要求。
2.按照權(quán)利要求1所述符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述OPC數(shù)據(jù)采集程序具體流程為首先初始化計(jì)算機(jī)COM對象，然后收索OPC服務(wù)器ID，連接目標(biāo)OPC服務(wù)器，再創(chuàng)建OPC通信通道，讀添加OPC數(shù)據(jù)項(xiàng)，并將數(shù)據(jù)存入發(fā)送緩沖區(qū)，在沒有斷開請求的情況下返回讀添加OPC數(shù)據(jù)項(xiàng)，如此反復(fù)循環(huán)；如果有斷開請求，則斷開OPC連接，結(jié)束程序；當(dāng)創(chuàng)建初使化COM對象或收索OPC服務(wù)器ID失敗時都作異常處理，并結(jié)束程序。
3.按照權(quán)利要求1所述符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布程序具體流程為首先初使化Socket對象，然后創(chuàng)建一個Socket服務(wù)器套接字，并與本地端口綁定，實(shí)時監(jiān)聽遠(yuǎn)程客戶的連接請求；接收遠(yuǎn)程客戶的請求成功時，根據(jù)接收客戶的命令和發(fā)送由OPC數(shù)據(jù)采集程序采集而存入發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)；在沒有斷開請求情況下，繼續(xù)接收命令和發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，如此反復(fù)循環(huán)，否則就關(guān)閉該Socket套接字，結(jié)束程序；在初使化Socket對象或接收遠(yuǎn)程客戶連接都有失敗時，進(jìn)行異常處理，并結(jié)束程序。
4.按照權(quán)利要求1所述符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)通信終端程序具體流程為首先初使化Socket對象，然后創(chuàng)建一個Socket客戶端套接字，并與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊建立連接，如果連接成功，則向網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊發(fā)送命令和接收數(shù)據(jù)入緩沖區(qū)，在沒有斷開請求情況下，返回到發(fā)送命令和接收數(shù)據(jù)入緩沖區(qū)，如此反復(fù)循環(huán)以獲得現(xiàn)場工作站的數(shù)據(jù)；如果有斷開請求，則關(guān)閉該Socket套接字，結(jié)束程序；如果在初使化Socket對象或連接網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊都有失敗時，進(jìn)行異常處理，并結(jié)束程序。
5.按照權(quán)利要求1所述符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述遠(yuǎn)程OPC服務(wù)程序具體流程為首先初使化COM對象，按照OPC規(guī)范創(chuàng)建OPC地址空間，同時建立OPC數(shù)據(jù)刷新列表，然后讀取網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊存入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，并定時刷新OPC數(shù)據(jù)列表；在沒有斷開請求時返回到讀取網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊存入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，并如此反復(fù)，否則關(guān)閉OPC服務(wù)器，結(jié)束程序；在初使化COM對象失敗時作異常處理并結(jié)束程序。
6.按照權(quán)利要求1所述符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述OPC數(shù)據(jù)采集模塊和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊與網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊、遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊之間I/O參數(shù)對應(yīng)關(guān)系為，先將經(jīng)OPC數(shù)據(jù)采集模塊在現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)定義OPC數(shù)據(jù)變量列表，并作對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊的存儲；網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊通過Internet網(wǎng)絡(luò)獲得網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊發(fā)布的數(shù)據(jù)，再根據(jù)OPC數(shù)據(jù)變量列表轉(zhuǎn)換到遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊并作對應(yīng)存儲。
全文摘要
本發(fā)明公開一種符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，包括現(xiàn)場工作站和遠(yuǎn)程服務(wù)中心，現(xiàn)場工作站通過OPC數(shù)據(jù)采集及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布程序運(yùn)行符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的OPC數(shù)據(jù)采集模塊和符合TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊，通過OPC接口與現(xiàn)場控制中心相連；遠(yuǎn)程服務(wù)中心通過網(wǎng)絡(luò)通信終端程序、遠(yuǎn)程OPC服務(wù)程序運(yùn)行符合TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊、符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊和支持OPC接口的遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊；其中網(wǎng)絡(luò)通信終端模塊接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊發(fā)布的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，同時將數(shù)據(jù)發(fā)布到符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器模塊中，提供給遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊。本發(fā)明通過Internet網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)運(yùn)程數(shù)據(jù)采集、傳輸、監(jiān)控和診斷分析，用于工業(yè)自動化遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域。
文檔編號G05B19/418GK1798141SQ20041010043
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日
發(fā)明者于海斌, 徐皚冬, 劉明哲, 李正, 石剛 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所