现场总线与远程监视系统

1 引 言
现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室设备之间的一种全分散的、 全数字化的、 智能、双向、多站点、 开放式的通信网络。它的出现导致了传统控制系统结构的变革，并形成一种新型的网络集成式全分布控制系统一 现场总线控制系统FCS (Fieldbus Control System) 。与此同时，随着Internet 的广 泛应用， 计算机技术和网络技术得到迅速发展，Internet 成为了信息时代的主要信息载体。 并引起工业界和学术界的广泛关注。
一方面， 现场总线技术从工业现场设备底层向上发展， 逐 步扩展到网络化、开放性和分布性；另一方面，计算机网络从互联网 Internet 顶层向下渗透， 直至和底层的现场设备可以通信。具有远程监视功能的现场总线控制系统 应运而生，它通过现场控制网络 ( 或现场总线 ) 、 企业 网 ( Intranet ) 和因特网( Internet ) 把分布于各局部现场、独立完成特定功能的控制计算机互联起来， 以达到资源共享、 协同工 作、 远程监视和集中管理为目的的全分布式设备控制和状态监视系统。
LonWorks作为现场总线的一 种,是美国Echelon公司2 0世纪 9 0年代推出的一种新型控 制网络技术。它支持国际标准化组织 I S O定义的开放系统互联 O S I 全部七层协议的现场总线标准，因其网络结构简单、成本低 、通讯协议公开等特性得到深入研究和广泛应用。本文介绍了一套完整的集组态控制、实时监视、远程监视为一体的 LonWorks现场 总线网络控制实验系统CS2003，它是针对过程控制实验室现有的3套模拟工业现场的实验系统：压力控制系统、温度／流量控制系统 、自行开发的液位控制系统，文中主要说明系统的总体设计及实现。
2 系统的体系结构
CS2003是具有远程监视功能的 LonWorks现场总线过程控制实验系统， 因此应实现 以下几点功能。
①下位 LonWorks智能节点可对控制对象进行实时控制。
②现场上位计算机可进行控制功能组态和实时画面监视。 并具有实时趋势曲线、历史趋势曲线、 数据报表生成、 打印和多媒体语音报警功能。
③在客户端浏览器的网页上直观地显示各个控制对象的运行状态图、实时曲线图。
根据系统的工作流程和实现功能，可将系统划分 为现场控制级、上位监控级和远程监控级。它包括 LON通用智能节点( 硬件) 、 上位组态控制和监视平台( 软件) 以及远程监视平台( 软件) ，如图 1所示 。

现场控制级和上位监控级采用两层全分布式体系结构。控制级主要是由LON智能节点完成现场的控制功能。监控级则一方面基于各个节点进行节点组态 、通过LonManagerDDE( 动态数据交换) 服务程序进行 网络通信和信息处理，并在上位组态监控 平台 VCC( Visual Control Configuration ) 及 VSC(Visual Supervisory Configuration)进行动态监控；另一方面，通过TCP／I P协议与校园网内的远程控制计算机进行数据传送。远程监控级采用了典型的浏览器、Web应用服务器、数据库服务器的B／s模式三层体系结构。其中，Web服务器、 数据库服务器都部署在远程控制计算机上。LonWorks 现场总线控制网络采集的实时数据， 经过数据库服务器存取 由 Web应用服务器以动态网页的形式实时发布，供经过授权的客户端浏览器来监视。