0 引言 　　隨著計算機技術和網絡技術的發(fā)展，控制系統(tǒng)向網絡化、開放性方向發(fā)展成為控制系統(tǒng)技術發(fā)展的潮流。對于大型的工業(yè)現場，由于被控對象、測控裝置等設備的地域分散性，以及控制任務的實時性要求，基于Internet遠程信息處理和控制是一個很好的解決方案。 　　嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟件硬件可裁剪，適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)以其網絡化、小型性、專用性、廉價性、可靠性高的特點，已經在工業(yè)控制領域得到了廣泛的應用。 　　本文設計的基于Internet的嵌入式遠程監(jiān)控系統(tǒng)，充分發(fā)揮了嵌入式設備的特點，利用先進的軟件技術（如OPC、ActiveX、ASP、網絡安全技術、數據庫技術等）實現了對嵌入式系統(tǒng)的遠程監(jiān)控，也為控制網絡與信息網絡的信息集成奠定了堅實的軟硬件基礎。 1 基于Internet的嵌入式遠程監(jiān)控系統(tǒng)體系結構 　　如圖1所示，基于Internet的嵌入式遠程監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱監(jiān)控系統(tǒng)）可以分為三層：現場智能設備層、智能控制層和遠程監(jiān)控層。 　　1.1 現場智能設備層 　　智能設備層是指安裝在工業(yè)現場的PLC、智能儀表、采集器等數據采集和控制設備，它完成對現場設備的控制及現場數據的采集，并與監(jiān)控層進行數據交互，是整個系統(tǒng)的基礎，系統(tǒng)的控制邏輯都集中在此層，因此該層應具有較高的可靠性、穩(wěn)定性及冗余度?，F場智能設備層的核心是現場總線，現場設備以網絡節(jié)點的形式掛接在總線上。 　　1.2 智能控制層 　　監(jiān)控系統(tǒng)的第二層是智能控制層，這一層從現場設備中獲取數據，完成各種控制策略、運行參數的監(jiān)測、報警、分析等功能，另外還包括控制組態(tài)的設計和下裝，即實現本地監(jiān)控功能。該層的核心設備是嵌入式控制器，嵌入式控制器通過以太網接口和總線接口與上層和下層相連，協(xié)調網絡節(jié)點之間的數據通信，這種連接方式使系統(tǒng)配置更加靈活。 　　1.3 遠程監(jiān)控層 　　遠程監(jiān)控層的主要目的是在分布式網絡環(huán)境下構建一個安全的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。該層采用B/S結構，將智能控制器的數據庫中的信息轉入上層服務器的關系數據庫中，上層服務器通過Web服務器與通用Internet網絡相連，這樣遠程用戶就能隨時通過瀏覽器查詢網絡運行狀態(tài)以及現場設備的工作狀況，在線修改控制參數，對生產過程進行實時監(jiān)控。[2] 2 基于Internet的嵌入式遠程監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵技術 　　2.1 嵌入式控制器 　　系統(tǒng)中的嵌入式控制器采用的是符合PC104標準的嵌入式工控機磐儀EmCORE-n513，嵌入式操作系統(tǒng)采用Microsoft公司的Windows CE.net。在此平臺上，應用Microsoft公司專為嵌入式系統(tǒng)提供的應用程序開發(fā)工具eMbedded Visual Basic開發(fā)系統(tǒng)的監(jiān)控程序和通信程序。圖2為監(jiān)控系統(tǒng)的主監(jiān)控界面。監(jiān)控程序運行時，單擊“參數設置”按鈕可以調用參數設置窗口進行控制參數的設置。針對中藥滴丸生產的特點，監(jiān)控程序提供數據的永久存儲功能，用戶可以將設置好的參數成組存放，通過組號可以調用已存儲的數據配方，單擊“查詢與轉存” 按鈕將調用查詢與轉存窗口進行數據的查詢與存儲。此外，監(jiān)控軟件還實現了歷史曲線功能，這為生產過程的分析和工藝水平的提高提供了有力的工具。 　　EmCORE-n513本身沒有提供向下的現場總線接口。在此，自行設計了一個多路現場總線接口，可以提供與Profibus-DP、CAN等主流總線的連接。 　　 2.2 Web服務器 　　系統(tǒng)中開發(fā)的Web服務器是一個提供遠程監(jiān)控服務功能的網站服務器。在Web服務器中通過作為OPC客戶端的ActiveX控件從OPC數據服務器實時獲得現場數據。在Web服務器上建立了嵌入了人機交互ActiveX控件的ASP動態(tài)頁面，用戶使用該控件提交數據服務請求。Web服務器為遠程用戶提供嵌有數據監(jiān)控ActiveX控件的監(jiān)控頁面，遠程用戶只需登錄該監(jiān)控頁面，即可進行遠程監(jiān)控[3]。 　　Web服務器程序主要包括以下控件：服務器頁RemoteMonitor、數據顯示窗口DataDis play、客戶端頁Client、時鐘類Ctimer、接口類IOPCDataCallBack和多種ActiveX控件如人機交互控件、實時數據視圖控件CRDataView、實時數據控制控件CRDataControl、歷史數據視圖控件CHDataView、歷史數據控制控件CHDataControl、歷史數據模型控件CHData Model、數據庫接口控件CAdoDC、OPC客戶端控件COPCClient?！? 　　2.3 監(jiān)控系統(tǒng)容錯性設計 　　中藥生產線監(jiān)控系統(tǒng)要求較高的可靠性，從兩個方面提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性：提高設備硬件的可靠性與提高軟件的穩(wěn)定性及容錯性。監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性在很大程度上依賴于嵌入式智能控制站。鑒于此，本系統(tǒng)采用網絡冗余和智能控制層服務器故障切換技術以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。 　　網絡冗余就是在客戶端和智能控制層服務器間建立兩個物理網絡，給相同的過程數據提供兩個網絡路徑，當在一個網絡路徑連接中斷時，控制軟件自動切換到另一個網絡路徑。 　　使用智能控制層服務器故障切換就是使用兩個不同的監(jiān)控操作站，通過設置可以實現一個監(jiān)視設備為主設備，另外一個為從設備。正常時，主機和從機都從網絡上采集數據，從機采集的數據與主機采集的數據相同，從機監(jiān)視主機運行，只是從機I/0 Server不啟動，若從機發(fā)現主機工作不正常，從機I/0 Server啟動，從機成為主機。 　　同時使用服務器故障切換和網絡冗余，當軟件出現故障時，智能控制層服務器故障切換優(yōu)先網絡冗余。也就是說，控制軟件首先試圖切換到備用節(jié)點，如果備用節(jié)點不能用，故障切換再試圖切換到備用網絡路徑。 　　2.4 監(jiān)控系統(tǒng)網絡安全設計[4] 　　由于應用于具體的工業(yè)生產過程，必須考慮監(jiān)控系統(tǒng)的安全性問題。 　　中藥滴丸生產線的監(jiān)控系統(tǒng)可以分為內網和外網，內網是指本地監(jiān)控站和遠程客戶端，外網是指Internet網。采用如下幾種措施來加強網絡安全。 　　第一，系統(tǒng)采用網絡隔離（網關隔離）的辦法將內部控制網絡與外部網絡系統(tǒng)分開，另外還采用二級防火墻系統(tǒng)，即除在內/外邊界處設立防火墻之外，仍需在內部網絡設置防火墻，進一步實現對內部控制網絡的訪問進行限制，防止非授權用戶得到網絡的訪問權等。 　　第二，監(jiān)控系統(tǒng)在內網的訪問中，不論是在遠程客戶端還是在本地服務器端都是使用內部IP，以保證內部信息資源的安全。 　　第三，必須加強監(jiān)控軟件訪問控制，對用戶名、口令及用戶權限進行嚴格驗證。系統(tǒng)對用戶的權限劃分為兩個級別：系統(tǒng)管理員和普通用戶。系統(tǒng)管理員不但可以對現場設備狀態(tài)進行監(jiān)測，還可以對各控制設備進行控制；普通用戶對現場設備狀態(tài)進行監(jiān)測。 　　最后，在系統(tǒng)中，一個系統(tǒng)管理員是不能下達遠程控制指令的，要執(zhí)行遠程控制命令，必須還要有一個監(jiān)護人，以防止出現誤操作。另外無論完成什么操作，系統(tǒng)都將記錄在案，并且存儲在數據庫中，以備查詢。 3 結論 　　隨著嵌入式技術、網絡技術和監(jiān)控技術的發(fā)展，基于嵌入式的遠程監(jiān)控系統(tǒng)在工控領域將得到越來越廣泛的應用。嵌入式技術、工業(yè)以太網技術和Internet技術的緊密結合，使得通過Internet對嵌入式工業(yè)控制系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控成為自動化系統(tǒng)一種新的實現方法。本文介紹的基于Internet的嵌入式遠程監(jiān)控系統(tǒng)，為用戶提供了動態(tài)監(jiān)測現場數據、查詢、下載、歷史數據瀏覽和報表輸出等功能，在嵌入式控制器、網絡服務器、控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的信息集成方面提出了一些實現的技巧。 　　本文作者創(chuàng)新點： 　　結合最新的嵌入式技術、網絡技術與控制技術，提出了一種以嵌入式工控機為中介的網絡控制系統(tǒng)的設計方案并予以具體實現，為遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現及其管－控一體化的實現提供了參考依據。 參考文獻 　　[1]. 萬家富,張文斐,張占松.網絡監(jiān)控系統(tǒng)原理與應用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003.4 　　[2]. Min-Hsiung Hung ,Kuan-Yii Chen ,Shih-Sung Lin. Development of a Web-Services-based remote monitoring and control architecture[C]. Robotics and Automation, 2004. Proceedings. ICRA ‘04. 2004 IEEE International Conference 　　[3].康軍,戴冠中.基于Internet的工業(yè)以太網遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].控制工程,2004（7） 　　[4]. 張坤,段寶霞. 企業(yè)網絡系統(tǒng)的安全策略[J].微計算機信息,2003（1）,61-62頁