隨著網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展，Internet技術己經(jīng)滲透到日常生活和工業(yè)生產(chǎn)的各個領域，這使得遠程實時監(jiān)控工業(yè)自動化生產(chǎn)成為可能。通過遠程實時監(jiān)控，技術人員無須親臨現(xiàn)場(尤其在惡劣環(huán)境下)就可以對現(xiàn)場的生產(chǎn)情況進行監(jiān)控；另一方面，隨著現(xiàn)代工廠信息自動化進程的加快，企業(yè)逐漸將管理、決策、市場信息和現(xiàn)場監(jiān)控信息結(jié)合起來，實現(xiàn)ERP(Enterprise Resource P1anning)、MES(Manufacturi ng Execution System)、PCS(Process Control System)三層信息一體化的解決方案。同時，企業(yè)內(nèi)部之間以及與外部交換信息的需求也在不斷擴大，現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)對生產(chǎn)的管理要求不斷提高，這種要求已不局限于通常意義上的對生產(chǎn)現(xiàn)場狀態(tài)的監(jiān)視和控制，同時還要求把現(xiàn)場信息和管理信息結(jié)合起來，建立一套全集成的、開放的、全廠綜合自動化的信息平臺，把企業(yè)的橫向通信(同一層不同節(jié)點的通信)和縱向通信(上、下層之間的通信)緊密聯(lián)系在一起，通過對經(jīng)營決策、管理、計劃、調(diào)度、過程優(yōu)化、故障診斷、現(xiàn)場控制等信息的綜合處理，形成一個意義更廣泛的綜合管理系統(tǒng)。這是制造業(yè)以及其他許多行業(yè)所一直期望解決的問題。因此，如何利用廣域網(wǎng)的這種網(wǎng)絡資源共享的特性實現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)在廣域網(wǎng)中的共享變得越來越重要。
廣域網(wǎng)WAN（Wide Area Network）也稱遠程網(wǎng)。通?？缃雍艽蟮奈锢矸秶采w的范圍從幾十公里到幾千公里，它能連接多個城市或國家，或橫跨幾個洲并能提供遠距離通信，形成國際性的遠程網(wǎng)絡。廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)可以利用公用分組交換網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)和無線分組交換網(wǎng)，它將分布在不同地區(qū)的局域網(wǎng)或計算機系統(tǒng)互聯(lián)起來，達到資源共享的目的。常見的廣域網(wǎng)形式有ADSL、VPN、GPRS/CDMA等幾種。
力控監(jiān)控組態(tài)軟件基于.NET的開發(fā)平臺，其網(wǎng)絡構(gòu)架分為服務器和客戶端模式，保證在廣域網(wǎng)上進行穩(wěn)定、可靠、迅速的雙向?qū)崟r數(shù)據(jù)傳輸和控制。力控監(jiān)控組態(tài)軟件結(jié)合其相應的組件可以通過ADSL、VPN、GPRS/CDMA等鏈路實現(xiàn)在廣域網(wǎng)的應用。
1 ADSL鏈路的力控軟件解決方案
ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)采用頻分復用技術把普通的電話線分成了電話、上行和下行3個相對獨立的信道，從而避免了相互之間的干擾。通常ADSL在不影響正常電話通信的情況下可以提供最高3.5 Mb/s的上行速度和最高24 Mb/s的下行速度。從通訊速度和實際硬件成本的角度考慮，這種Internet接入方案比較常用。網(wǎng)絡拓撲如圖1。
當服務器位于中心監(jiān)控機房（有固定IP）并接入Internet時，客戶端可以通過ADSL“撥號”的方式接入Internet，客戶端、服務器端使用力控的“DataServer”組件或者是“CommServer”，將數(shù)據(jù)從實時數(shù)據(jù)庫“RTDB”中取出，然后通過已經(jīng)建立的鏈路，將數(shù)據(jù)“轉(zhuǎn)發(fā)”，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程共享，如圖2。
力控CommServer是一個網(wǎng)絡通訊的服務器組件，它是遠程實時數(shù)據(jù)庫的一個服務組件，是遠程通訊的核心組件，支持采集站與服務器間以各種物理層方式來互相通訊。
力控DataServer擴展組件：DataServer可以將運行力控軟件的計算機虛擬成一個“從設備”（Slave端），其他SCADA軟件、調(diào)度系統(tǒng)可以作為主端（Master端）從力控系統(tǒng)上采集數(shù)據(jù)。DataServer與CommServer不同的是DataServer可以主動上傳數(shù)據(jù)，并且支持都是國際標準的通訊協(xié)議，可以和第三方進行標準通信，而COMMSERVER是力控專有協(xié)議，適合力控軟件之間通訊。
2 VPN鏈路的力控解決方案
虛擬專用網(wǎng)絡VPN（Virtual Private Network），可以理解成是虛擬出來的企業(yè)內(nèi)部專線。它可以通過特殊的加密通訊協(xié)議在連接在Internet上的位于不同地方的2個或多個企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)之間建立一條專有的通訊線路，就如同架設了一條專線，但是它并不需要真正鋪設光纜之類的物理線路。這就像去電信局申請專線，但是不用給鋪設線路的費用，也不用購買路由器等硬件設備。VPN技術原是路由器具有的重要技術之一，在交換機、防火墻設備或Windows XP等系統(tǒng)中也都支持VPN功能，VPN的核心就是在利用公共網(wǎng)絡建立虛擬私有網(wǎng)。
在實際使用VPN網(wǎng)絡中的2臺計算機時，就可以簡單地看作2個不同網(wǎng)段的“局域網(wǎng)”內(nèi)的計算機之間的相互訪問和資源共享來配置使用了。
服務器端計算機在10.10.10.0/24網(wǎng)段中，客戶端計算機在10.10.20.0/24網(wǎng)段中，利用力控中的“DATASERVER”組件，或者是“CommServer”組件，通過VPN通訊鏈路的方式，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的廣域網(wǎng)內(nèi)的傳送。
3 GPRS/CDMA鏈路的力控解決方案
通用分組無線服務技術GPRS（General Packet Radio Service)，是GSM移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務。 它經(jīng)常被描述成“2.5G”，也就是說這項技術位于第二代（2G）和第三代（3G）移動通訊技術之間。通過利用GSM網(wǎng)絡中未使用的TDMA信道，提供中速的數(shù)據(jù)傳遞。GPRS突破了GSM網(wǎng)只能提供電路交換的思維方式，只通過增加相應的功能實體和對現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進行部分改造來實現(xiàn)分組交換。GPRS是一種以全球手機系統(tǒng)（GSM）為基礎的數(shù)據(jù)傳輸技術。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌?，是以封包（Packet）方式來傳輸，因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算性價比的角度上考慮的，其使用性更高。
GPRS的傳輸速率可提升至56 Kb/s甚至114 Kb/s。而且，因為不再需要現(xiàn)行無線應用所需要的中介轉(zhuǎn)換器，所以連接及傳輸都會更方便容易。圖3即是遠程監(jiān)控通過GPRS鏈路拓撲。
GPRS網(wǎng)絡中的另外一種設備DTU是指數(shù)據(jù)終端設備(Data Terminal Unit)，可以理解為下位GPRS發(fā)射終端，在進行通信時，傳輸數(shù)據(jù)的鏈路兩端肯定存在DTU在它的作用下對所傳信息進行格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)整理校驗。GPRS DTU是專門用于將串口數(shù)據(jù)通過GPRS 網(wǎng)絡進行傳送的GPRS無線設備。
力控CommBridge組件：力控CommBridge是配合I/O驅(qū)動程序使用的一個擴展組件。通過CommBridge，原來僅支持直接串口通信的驅(qū)動程序可以通過GPRS/CDMA等移動網(wǎng)絡對I/O設備進行數(shù)據(jù)采集，也可以和CommServer通訊程序配合使力控軟件之間通過GPRS/CDMA等移動網(wǎng)絡進行通訊來滿足SCADA系統(tǒng)的需要。在實現(xiàn)中心站與多個DTU通信時，由于CommBridge對每個DTU采用了單獨的信道管理與數(shù)據(jù)緩沖區(qū)管理，數(shù)據(jù)收發(fā)控制采用并發(fā)處理算法，因此通信效率不會因DTU數(shù)據(jù)量的增加而受到影響。
控制站和現(xiàn)場分布IO通訊，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集到控制站，控制站和現(xiàn)場HMI通訊，現(xiàn)場HMI把現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集到上位機，現(xiàn)場的HMI相當于“客戶端”DTU登錄注冊到GPRS網(wǎng)絡上，數(shù)據(jù)中心站的“服務器”端，通過力控的“CommBridge”控件加“IOServer”實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠端的采集，從而完美地解決廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)共享問題。
利用力控監(jiān)控組態(tài)軟件與其組件經(jīng)過簡單的參數(shù)配置，方便地實現(xiàn)了在廣域網(wǎng)內(nèi)對生產(chǎn)、設備遠程實時監(jiān)控管理，滿足了企業(yè)信息化的需要，使企業(yè)在節(jié)省成本、保證生產(chǎn)安全的前提下實現(xiàn)管控一體化。
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