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目前，監(jiān)控領(lǐng)域的產(chǎn)品普遍關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)級(jí)別，即采用客戶端/服務(wù)器（C/S）模式，其目的是保證監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的不斷發(fā)展，同時(shí)為了使現(xiàn)場(chǎng)總線、企業(yè)信息網(wǎng)、外部互聯(lián)網(wǎng)能夠充分的融合，提高企業(yè)自動(dòng)化水平和設(shè)備的維護(hù)管理水平，基于網(wǎng)絡(luò)化的Web遠(yuǎn)程監(jiān)控將會(huì)在以后的監(jiān)控系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。
1 現(xiàn)狀分析
當(dāng)前，基于Web的遠(yuǎn)程工業(yè)監(jiān)控方案一般有3種：1）將OPC或其他通信方式采集的數(shù)據(jù)通過中間軟件存入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后通過Web頁(yè)面與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互，以達(dá)到設(shè)備監(jiān)控的目的：2）通過做插件嵌入到web瀏覽器中，實(shí)現(xiàn)與控制器的交互；3）通過Web service實(shí)現(xiàn)與控制器的交互，即將設(shè)備的控制接口以及數(shù)據(jù)信息通過部署Web service的方式發(fā)送出去，監(jiān)控中心通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)并調(diào)用這些web service方法，完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)采集。第一種方案，中間過程過于復(fù)雜，違背了監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性的原則，中間環(huán)節(jié)的限制因素較多，并且不便于控制，監(jiān)控的延時(shí)也非常明顯，時(shí)效性不足；第二種方案，在網(wǎng)頁(yè)中插入開發(fā)的監(jiān)控設(shè)備的控件，則需要降低瀏覽器的安全性，同時(shí)針對(duì)每一臺(tái)監(jiān)控的主機(jī)都要提前下載控件后才能使用，并且此類控件與Web瀏覽器的其他Web頁(yè)面的功能融合性以及監(jiān)控頁(yè)面顯示效果等方面較差，較難實(shí)現(xiàn)B/S模式下豐富的顯示效果；第三種方案，通過Web service建立非實(shí)時(shí)連接的傳輸，就必須通過循環(huán)體來(lái)不斷的刷新數(shù)據(jù)，不僅會(huì)增加設(shè)備的負(fù)擔(dān)，同時(shí)將會(huì)存在固定的延時(shí)問題。因此文中基于以上監(jiān)控方案的不足，提出了基于Flash的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。該方案利用Flash的交互性強(qiáng)，本身導(dǎo)出的文件小，適合網(wǎng)絡(luò)傳輸，利用AS提高了與其他語(yǔ)言的交互性等特點(diǎn)，將會(huì)大大改進(jìn)以上3種方案各自的不足，使基于Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在可靠性、穩(wěn)定性、時(shí)效性、與Web的兼容性、頁(yè)面顯示效果和用戶交互的體驗(yàn)效果大大改善。
2 基于Flash遠(yuǎn)程工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
基于Flash遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)可以分為4層：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的檢測(cè)與控制、Web發(fā)布系統(tǒng)、客戶端數(shù)據(jù)的接收與命令的發(fā)送和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)�，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢測(cè)與控制一方面負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，經(jīng)過匯總、預(yù)處理后傳遞給中間層子系統(tǒng)；另一方面接收中間層子系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的控制命令，對(duì)命令進(jìn)行解析、驗(yàn)證，然后指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)采取相應(yīng)的動(dòng)作。Web發(fā)布系統(tǒng)主要是由Web服務(wù)器提供Web服務(wù)，實(shí)現(xiàn)客戶端的發(fā)布，Web服務(wù)器為中間環(huán)節(jié)，完成與客戶子系統(tǒng)以及現(xiàn)場(chǎng)子系統(tǒng)的交互。客戶子系統(tǒng)是與用戶直接交互的部分，它接收用戶的輸入，從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的檢測(cè)與控制子系統(tǒng)中獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或向其發(fā)送命令。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和提供Web ser vice的服務(wù)組成，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器則完成采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能。通過這4個(gè)過程的作用來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 基于flash的遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
3 基于Flash遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1 系統(tǒng)硬件連接設(shè)計(jì)
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過串口與數(shù)據(jù)采集模塊通訊，數(shù)據(jù)采集模塊通過工業(yè)以太網(wǎng)與Web服務(wù)器連接，Web服務(wù)器通過以太網(wǎng)與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器連接。數(shù)據(jù)采集模塊采用PAC（可編程自動(dòng)化控制器），支持Modbus/TEP通信協(xié)議。Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采用HP服務(wù)器，安裝操作系統(tǒng)為Windo ws Server 2008 Enterprise.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是為了能夠與現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備建立更有效的連接。Web服務(wù)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)直接面向數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，便于減輕整個(gè)網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，防止由于數(shù)據(jù)量過大而引起網(wǎng)絡(luò)阻塞。同時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備，來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性。將數(shù)據(jù)庫(kù)分為兩部分：中心數(shù)據(jù)庫(kù)和企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)，中心數(shù)據(jù)庫(kù)主要存放當(dāng)前數(shù)據(jù)，企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)則存放歷史數(shù)據(jù)以及設(shè)備和用戶的管理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與靜態(tài)數(shù)據(jù)的隔離。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖2所示。
圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖
3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容為PAC編程和客戶端Flash編程。PAC編程語(yǔ)言為C語(yǔ)言，編輯環(huán)境為BC編譯器，F(xiàn)lash編程語(yǔ)言為Action Script,編輯環(huán)境為Flash builder4.5.
本系統(tǒng)通過創(chuàng)建一個(gè)以TCP數(shù)據(jù)流方式建立的Socket從而實(shí)現(xiàn)PAC服務(wù)端與基于Web的Flash客戶端的數(shù)據(jù)傳輸。建立通信的過程為：首先PAC服務(wù)端通過Socket監(jiān)聽自身的Modbus/TCP專用端口502,客戶端程序則通過此端口及PAC服務(wù)端的IP地址作為連接Socket參數(shù)，創(chuàng)建一個(gè)Socket與PAC服務(wù)端建立連接。網(wǎng)絡(luò)無(wú)故障，則連接建立�？蛻舳送ㄟ^Flash中Socket的SendMessage（）和ReadBytes（）方法來(lái)發(fā)送和接收信息。
利用Flash創(chuàng)建的基于Modbus/TCP套接字模型為如圖3所示。
圖3 Modbus/TCP套接字模型
3.2.1 1PAC服務(wù)端程序?qū)崿F(xiàn)
PAC服務(wù)端的實(shí)現(xiàn)主要分為通過Socket與上位機(jī)的通信和通過串口服務(wù)與外圍設(shè)備的通信兩大部分。
通過Socket與上位機(jī)的通信主要分為監(jiān)聽和連接。在監(jiān)聽狀態(tài)下負(fù)責(zé)監(jiān)聽客戶端的請(qǐng)求連接，并負(fù)責(zé)接受此連接。本系統(tǒng)PAC端設(shè)計(jì)監(jiān)聽類為ServerListen,監(jiān)聽類首先通過int bind（int sockfd,struct sockaddr*my_addr,int addrten）綁定了本地的502端口，然后通過函數(shù)int listen （int sockfd,intbacklog）將客戶端的連接請(qǐng)求放入隊(duì)列中等待，直到函數(shù)intaccept（int sockfd,void*addr,int*addrlen）處理它，然后返回一個(gè)全新的套接字文件來(lái)描述此單個(gè)連接。這樣，對(duì)于同一個(gè)連接就有兩個(gè)文件描述符，原先的一個(gè)文件描述符正在監(jiān)聽你指定的端口，新的文件描述符可以用來(lái)調(diào)用send（）和recv（）。在連接狀態(tài)下負(fù)責(zé)與客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，通過數(shù)據(jù)傳輸類Server Custom來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此類中利用int send（SOCKETs,const char FAR*buf,int len,int flags）函數(shù)將PAC服務(wù)端的數(shù)據(jù)發(fā)送到客戶端，如果網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障或待發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度len小于當(dāng)前程序要發(fā)送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的長(zhǎng)度，則返回SOCKET_ERROR,利用int recv（SOCKETs,char FAR* buf,int len,int flags）從客戶端接收數(shù)據(jù)。函數(shù)先等待s的發(fā)送緩沖中的數(shù)據(jù)被協(xié)議傳送完畢，如果協(xié)議在傳送s的發(fā)送緩沖中的數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤，則函數(shù)返回SOCKET_ERROR錯(cuò)誤，如果s的發(fā)送緩沖中沒有數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)被協(xié)議成功發(fā)送完畢后，函數(shù)先檢查套接字s的接收緩沖區(qū)，如果s的接收緩沖區(qū)中沒有數(shù)據(jù)或者協(xié)議正在接收數(shù)據(jù)，那么函數(shù)就一直等待，直到協(xié)議把數(shù)據(jù)接收完畢。
對(duì)于外圍設(shè)備進(jìn)行通信主要是通過串口服務(wù)，首先調(diào)用自己定義的COM口初始化函數(shù)InstallCom將端口初始化，然后通過build_REQ_Read函數(shù)實(shí)現(xiàn)根據(jù)ModBusRtu通訊協(xié)議將COM口讀取的外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)放入自定義的數(shù)組中，并通過CRC16_modbus進(jìn)行CRC校驗(yàn)。接收的數(shù)據(jù)正確，則通過analyse_Read_Result分析從串口讀取的數(shù)據(jù)，并將讀取的數(shù)據(jù)位存放到Share_Mem[MaxShareMemNum]數(shù)組中。然后將Share_Mem數(shù)組作為REMOTCP_ModServer_Create參數(shù)與上位機(jī)進(jìn)行通訊。對(duì)外圍設(shè)備發(fā)送指令，則是通過函數(shù)SendCommand選擇控制對(duì)象的COM后，將指令發(fā)送到外圍設(shè)備，外圍設(shè)備接收到指令后動(dòng)作。
3.2.2 客戶端程序與PAC服務(wù)端通訊的實(shí)現(xiàn)
客戶端的實(shí)現(xiàn)主要分為3個(gè)部分：通過Flash的Socket與PAC服務(wù)端的數(shù)據(jù)交互，將接收的數(shù)據(jù)在頁(yè)面上動(dòng)態(tài)顯示和將獲取的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存入到數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的歷史存儲(chǔ)功能。
客戶端Flash與PAC服務(wù)端的數(shù)據(jù)交互主要是通過Socket進(jìn)行的。首先定義Socket,利用conNECt連接PAC服務(wù)器的地址和端口號(hào)502,利用mysocket.addEventListener（Event.CONNECT,OnConnect）監(jiān)聽是否已建立連接，利用mysocket.addEventListener （IOErrorEvent.IO_ ERROR,ioErrorHandler）來(lái)監(jiān)聽連接過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，利用mysoeket.addEventListener（Event.CLOSE,OnClose）監(jiān)聽連接是否關(guān)閉，利用mysocket.addEventListener（ProgressEvent.SOCKET DATA,receivedata） 中的mysoeket.readMultiByte（mysocket.bytesAvailabl e,"utf8"）接收PAC服務(wù)端發(fā)送過來(lái)的數(shù)據(jù)。添加控制功能則是通過flash頁(yè)面中的控件的觸發(fā)事件來(lái)完成。在觸發(fā)事件中添加mysocket. writeUTFBytes（data），并調(diào)用mysocket.flush（）方法將觸發(fā)的事件發(fā)送出去，從而完成了與服務(wù)端的數(shù)據(jù)交換。
在發(fā)送與接收數(shù)據(jù)的過程中由于遵循的為Modbus/TCP協(xié)議，發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)要遵循Modbus標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)幀格式，因此需要根據(jù)Modbus協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)格式對(duì)所接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行轉(zhuǎn)化。在接收的數(shù)據(jù)中，要對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)自己的定義，將地址與監(jiān)控終端的信息取出，并轉(zhuǎn)換為String類型，在頁(yè)面上對(duì)應(yīng)顯示。
3.2.3 客戶端與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互
對(duì)采集來(lái)的數(shù)據(jù)除了在頁(yè)面上顯示，需要存入數(shù)據(jù)庫(kù)作為歷史備份。客戶端Flash與Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法直接交互，可以通過服務(wù)器端技術(shù)連接數(shù)據(jù)庫(kù)，這3種連接方式為：HttpService、WebService和RemoteObject.3種通訊方式比較如表1所示。
表1 Flash與Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)3種交互方式比較
從上表中可以看出，前兩種通信數(shù)據(jù)量較小，要傳輸大量的數(shù)據(jù)或是實(shí)現(xiàn)不同對(duì)象的序列化傳輸，需要利用高效的傳輸協(xié)議AMF（Aetion Script Message Format）來(lái)代替SOAP協(xié)議傳輸?shù)姆桨浮?/p>
開源項(xiàng)目FluorineFx就是專門針對(duì)。net平臺(tái)與Flex通信提供的AMF協(xié)議通信網(wǎng)關(guān)，筆者可以通過FluorineFx方便地完成與。net的通信。
要使用開源項(xiàng)目FluorineFx需要使用FluroineFx通信的。net和Flex配置，分為以下3步：
1）NET服務(wù)端的開發(fā)
建立解決方案，并添加FluroineFx服務(wù)器庫(kù)。添加成功后項(xiàng)目模板會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)Sample類和Echo方法。接著添加FluorineFx網(wǎng)站到解決方案，添加成功后網(wǎng)站會(huì)自動(dòng)引用FluorineFx服務(wù)庫(kù)的DLL.
2）Flex開發(fā)
在Flex開發(fā)中需要根據(jù)以上的參數(shù)進(jìn)行配置。首先創(chuàng)建Flex項(xiàng)目，并將項(xiàng)目路徑指向先前建立的FluorineFx網(wǎng)站的根路徑。項(xiàng)目創(chuàng)建完畢后，可以通過FluorineFx與。net進(jìn)行通信。
3）遠(yuǎn)程訪問
在Flex的mxml文件下通過標(biāo)簽來(lái)訪問遠(yuǎn)程對(duì)象，如下所示：
下面通過ID調(diào)用遠(yuǎn)程方法，利用。net的服務(wù)端與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互，定時(shí)存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中的內(nèi)容：
4 結(jié)論
本文提出的基于Flash的遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)于當(dāng)前的基于Web的遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控提供了一種新的方式。利用了Flash的Socket實(shí)現(xiàn)了與PAC的Modbus/TCP協(xié)議的數(shù)據(jù)通信。由于Flash的限制，當(dāng)前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)Flash與Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)直接的數(shù)據(jù)交互，在本設(shè)計(jì)中由于只存取歷史數(shù)據(jù)和操作日志，數(shù)據(jù)傳輸頻率不是很高，因此對(duì)本設(shè)計(jì)并沒有太多影響。但ActionScript3可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)與MySOL進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，因此我們相信在AS下一版本的推出將會(huì)實(shí)現(xiàn)與Oracle的獨(dú)立交互。本系統(tǒng)中利用Flash的各種特性，在可靠性、穩(wěn)定性、時(shí)效性、與Web的兼容性、頁(yè)面顯示效果和用戶交互的體驗(yàn)效果上將會(huì)有很大的改善。如果在現(xiàn)有的開發(fā)環(huán)境中，對(duì)數(shù)據(jù)交互和Flash頁(yè)面的動(dòng)畫展示部分進(jìn)行封裝，將會(huì)大大減少軟件的開發(fā)強(qiáng)度，具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。
作者：孫曉波 王榮浩 張鵬舉 來(lái)源：《電子設(shè)計(jì)工程》
