２０１１年１１月 第３９卷第２２期 机床与液压 ＭＡＣＨＩＮＥ Ｔ００Ｌ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ ＮＯＶ．２０１１ Ｖ０１．３９ Ｎｏ．２２ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３８８１．２０１１．２２．０３７ 基于ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ网络的锅炉远程监控系统设计 张立众，马永翔 （陕西理工学院，陕西汉中７２３００３） 摘要：构建一个基于ＯＰＣ和ＡｃｔｉｖｅＸ技术的锅炉液位远程实时监控系统，阐述了ＯＰＣ技术的具体应用及ＯＰＣ中间件技 术在工控系统中的集成实现；说明了ＯＰＣ数据存取服务器和ＯＰＣ客户应用程序的实现过程；给出了ＯＰＣ数据存取服务器 自动化接口的软件实现方法，实现了远程发布。实验结果表明，该系统远程监控功能已实现。 关键词：远程监控；ＯＰＣ接口标准；ＡｃｔｉｖｅＸ技术；ＯＰＣ服务器；ＯＰＣ客户端；ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ 中图分类号：ＴＰ３９３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１—３８８１（２０１１）２２—１１２—３ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｂｏｉｌｅｒ Ｒｅｍｏｔｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅ ｏｎ ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ ＺＨＡＮＧ Ｌｉｚｈｏｎｇ，ＭＡ Ｙｏｎｇｘｉａｎｇ （Ｓｈａａｎｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｚｈｏｎｇ Ｓｈａａｎｘｉ ７２３００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＯＰＣ ａｎｄ ＡｃｔｉｖｅＸ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ａ ｂｏｉｌｅｒ ｗａｔｅｒ—ｌｅｖｅｌ ｒｅｍｏｔｅ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｂｕｉｌｔ． Ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｉｆｃ ａｐｐｌｉＣａｔｉｏｎ ｏｆ ＯＰＣ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＯＰＣ ｍｉｄｄｌｅｗａｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓ— ｔｅｒｎｓ ｗａｓ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＯＰＣ ｄａｔａ ａｃｃｅｓｓ ｓｅｒｖｅｒ ａｎｄ ＯＰＣ ｃｕｓｔｏｍｅｒ ｐｒｏｇｒａｍ ｗｅｒｅ ｅｘｐｌａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｗａｙ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｏｆ ＯＰＣ ｄａｔａ ａｃｃｅｓｓ ｓｅｒｖｅｒ ｂｙ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｍｏｔｅ ｒｅｌｅａｓｅ ｗａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅ— ｓｕｈｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｏｍｔｅ ｍｏｉｎｉｔｏｒｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｅｍｏｔｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ；ＯＰＣ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｓｔａｎｄａｒｄ；ＡｃｔｉｖｅＸ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ＯＰＣ ｓｅｒｖｅｒ；ＯＰＣ ｃｌｉｅｎｔ；ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ 基于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的企业远程监控系统把控制系统和 ２锅炉液位控制系统的各个环节 控制环节。该系统采用Ｒｏｃｋｗｅｌｌ公司生产的Ｍｉ－ ｃｒｏＬｏｇｉｘ１５００可编程控制器作为处理器。它由ＣＰＵ模 块、输入输出模块（该系统选用了１７６９．ＩＦ４＿＿４路模 信息网络有机集成，为企业管理决策工作提供及时、 全面、准确的信息资源，使用户可以方便地对现场控 制系统的设备、生产过程等信息进行实时监测与控 制，从而达到降低成本、提高劳动生产率的目的。为 满足上述需求，发展了基于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的远程监控技术。 拟量输入和１７６８－０Ｆ２—２路模拟量输出模块）、编程 设备电源模块组成。执行环节。该系统的执行机构不 选用传统的电动调节阀，而选用Ｒｏｃｋｗｅｌｌ公司生产 ＯＰＣ全称为ＯＬＥ（对象链接与嵌入技术）ｆｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ，是ＯＰＣ基金会倡导的工业控制 和生产自动化领域中使用的硬件和软件的接口标准， 的ＰｏｗｅｒＦｌｅｘ４０变频器来控制电机的启动和停止。采 用变频器ＰｏｗｅｒＦｌｅｘ４０取代传统的电动调节阀来进行 控制以提高控制精度。该系统液位控制设计方案中变 频器ＰｏｗｅｒＦｌｅｘ４０接受ＰＬＣ扩展输出模块１７６８一ＯＦ２的 ４～２０ ｍＡ输出信号，从而控制水箱的流量。选用 ＳＳＲ—Ｄ１０型固态继电器。锅炉液位控制系统的控制由 它是基于Ｗｉｎｄｏｗｓ应用程序和现场过程控制应用之间 的桥梁。ＯＰＣ技术的产生为其提供了一套规范的接 口、属性和方法标准，使得上下层或者同一层之间的 数据通讯对设备或者进程之间的依赖性降到最低。 作者利用ＯＰＣ在工业以太网上进行数据的发布 ４个部分组成：单容下水箱的液位单闭环控制、串接 双容下水箱的液位单闭环控制、双容水箱液位的串级 控制、下水箱的温度单闭环控制。图１是采用变频器 ＰｏｗｅｒＦｌｅｘ４０取代传统的电动调节阀的双容水箱液位 的串级控制接线图。其余单容下水箱的液位单闭环控 和远程监控，来实现锅炉液位控制系统在ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ ＩＰ（以太网工业协议）网络中的远程监控。 １ 系统实验平台整体 该系统采用Ｒｏｃｋｗｅｌｌ实验室ＳＡＣ．ＪＧＫ—ＩＩ型过程 控制实验装置。该装置以热水锅炉为对象，配以高位 制、串接双容下水箱的液位单闭环控制、下水箱的温 度单闭环控制的电气接线图工作原理与其基本相似。 系统软件程序主要由系统起停控制、与监控组态软件 通讯、ＰＩＤ控制算法、控制输出４个部分组成。 水箱、液位水槽、循环水泵以及相应的检测仪表、执 行机构、调节装置等。 收稿日期：２０１０一ｌ１—１６ 作者简介：张立众（１９６９一），男，硕士，讲师，主要从事智能控制系统、现场总线以及工业以太网的研究。Ｅ—ｍａｉｌ ｇｏｕｄａｒｌｉｎ＠１２６．ｃｏｍ。 第２２期 张立众等：基于ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ网络的锅炉远程监控系统设计 ・１１３・ 上水箱 图１采用变频器ＰｏｗｅｒＦｌｅｘ４０双容 水箱液位的串级控制接线图 ３基于ＯＰＣ技术远程监控系统的实现 远程监控系统分为两种，一种是适用于局域网范 围内的远程监控Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ客户端／服务器模式， 由客户端和服务器组成，服务器具有数据采集、控制 和与客户端通信的功能，客户端组包括服务器通信和 用户界面模块。实现方法：采用ＲＡＤＳ远程监控系 统。ＲＡＤＳ（Ａｃｔｉｖｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｙｓｔｅｍ）将Ｒｏｃｋｗｅｌｌ公司 监控软件ＲＳＶｉｅｗ３２的本地监控功能延伸成客户端服 务器结构，实现局域网范围内的锅炉液位控制系统的 远程监控 。它采用ＤＣＯＭ（分布式组件对象模型） 和ＡｃｔｉｖｅＸ技术实现客户端与服务器的通讯，远程客 户端能够得到实时锅炉液位控制系统的监控画面。该 模式安全性较好，但在广域网或Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上实现远程 监控比较困难。作者采用另一种Ｂｒｏｗｓｅｒ／Ｓｅｒｖｅｒ浏览 器和服务器模式，它基于ＨＴＴＰ和ＴＣＰ／ＩＰ两个开放 性协议，适用于广域网以及Ｉｎｔｅｍｅｔ范围内的远程监 控，能实现不同网络之间、不同操作平台之问的远程 监控，具有较好的系统可扩展性和兼容性。Ｂ／Ｓ模式 由浏览器、Ｗｅｂ服务器（主要是向浏览器发送ＨＴＭＬ 以供浏览。ＨＴＭＬ指超文本标记语言或超文本链接标 示语言）和数据库服务器组成。浏览器为用户提供 界面，并向Ｗｅｂ服务器提出请求，Ｗｅｂ服务器执行 相应的服务器端的服务程序（在应用服务器层。应 用服务器指应用程序服务器）与数据库服务器（在 数据服务器层）连接， Ｂｒｏｗｓｅｒ Ｂｒｏｗｓｅｒ 数据库服务器执行数据浏览 操作并将运行结果提交 给Ｗｅｂ服务器，Ｗｅｂ服 ＯＰＣ Ｃｌｉｅｎｔ 务器利用ＨＴＩ＇Ｐ协议将Ｗｅｂ 囚回 结果显示在Ｗｅｂ浏览器 国函 上。同时，ＯＰＣ客户端 Ｍ￣３＇ＳＸ｛Ｉ （Ｃｌｉｅｎｔ）通信应用程序匝用 ＲＳＬｉｎｘ ０ＰＣ Ｓｅｒｖｅ 同ＯＰＣ服务器（Ｓｅｒｖ。数据 ］口［ 锅炉液位控制系统 ｅｒ）端的服务程序保持 经常联系，实时传送锅 图２基于ＯＰＣ技术系 炉液位控制系统现场的 统整体结构图 状态信息和用户的控制信息，如图２所示。图中ＨＴ— ＴＰ为超文本传输协议。需要说明的是图２中的数据 服务器、应用服务器、Ｗｅｂ服务器是通过Ｒｏｃｋｗｅｌｌ 实验室的Ｒｏｃｋｗｅｌｌ公司的三层网络中的ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ 网络连接在一起的。 实现方法：采用ＷｅｂＳｅｒｖｅｒ远程监控系统。ＲＳ— Ｖｉｅｗ３２ＷｅｂＳｅｒｖｅｒ将ＲＳＶｉｅｗ３２的本地监控功能延伸成 浏览器服务器结构，实现在广域网以及Ｉｎｔｅｍｅｔ范围 内的锅炉液位控制系统的远程监视，使维护人员能在 跨地域的维修中心通过任何一种标准浏览器远程查看 服务器上的监控画面、参数值、报警等信息，实现锅 炉液位控制系统的远程维护。 ４ 系统组态及ＯＰＣ技术的具体实现 ４．１ ＯＰＣ服务器（Ｓｅ￣ｅｒ）端的配置 ＯＰＣ服务器（Ｓｅｒｖｅｒ）端的配置应做到以下几 点：（１）采用Ａ．Ｂ公司ＲＳＬｉｎｘ通讯组态软件采集Ａ． Ｂ公司的处理器、Ｉ／Ｏ设备及其他智能设备的数据， 并将其传送到Ｒｏｃｋｗｅｌｌ Ｓｏｆｔｗａｒｅ中。ＲＳＬｉｎｘ的Ａｄ— ｖａｎｃｅ ＤＤＥ界口支持处理器与人机界面进行通信，也 可与ＤＤＥ兼容软件如Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ、Ａｃｃｅｓｓ等建立 ＤＤＥ动态数据库链接； （２）ＯＰＣ／ＤＤＥ动态数据链 接。需要说明的是：ＤＤＥ／ＯＰＣ动态数据链接需要在 ＲＳＬｉｎｘ Ｇａｔｅｗａｙ中进行，在ＲＳＬｉｎｘ Ｌｉｔｅ中不能进行 ＤＤＥ／ＯＰＣ链接； （３）ＲＳＬｉｎｘ ＯＰＣ Ｓｅｒｖｅｒ的配置。 ＲＳＬｉｎｘ ＯＰＣ Ｓｅｒｖｅｒ的配置是指在ＲＳＬｉｎｘ中组态ＤＤＥ／ ＯＰＣ，包括：①ＤＤＥ／ＯＰＣ组态窗口；②Ｄａｔａ Ｓｏｕｒｃｅ 设置窗口；③Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ设置窗口；④Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ设置窗口；⑤ＤＤＥ链接的数据选择窗 口。 ４．２ ＯＰＣ客户端（Ｃｌｉｅｎｔ）的创建 使用ＴｒｅｅＶｉｅｗ控件和Ｔｉｍｅｒ 控件、在相应ＯＰＣ技术规范及 数据接口技术的基础上，完成 ０Ｐｃ服务器的注册 ＯＰＣ各种读取方式的实现、ＯＰＣ 添加ＯＰＣ服务器的引用 ＢｒｏｗｓｅＳｅｒｖｅｒＡｄｄｒｅｓｓＳｐａｃｅ（ＯＰＣ ● 浏览器地址接口）的实现。下 创建ＯＰＣ的相关对象 面介绍其编程思路及设计流程。 添ＪＪＩＯＰＣ标签 ＶＢ有良好的界面显示和控件编 ＋ 辑的功能，其应用程序通过自 实现同步异步读写 ＋ 动化接口可以作为ＯＰＣ的客户 断开连接 端 ，进而可与用作ＯＰＣ服务 器的ＲＳＶｉｅｗ３２进行通信 。用 ＶＢ高级语言编写ＯＰＣ客户应用 图３客户应用程序 程序，ＯＰＣ客户应用程序设计 设计流程图 流程图见图３。ＯＰＣ客户端具体 实现步骤：（１）创建及修改ＯＰＣ监控主界面；（２） ・ｌ１４・ 机床与液压 第３９卷 建立与ＯＰＣ服务器的连接；（３）获取服务器标签列 表；（４）添加ＯＰＣ组；（５）添加ＯＰＣ项；（６）读写 数据的实现；（７）删除Ｉｔｅｍｓ、Ｇｒｏｕｐｓ，关闭ＯＰＣ服 务器，编译为应用程序。 中输入：ｈｔｔｐ：／／１２７．ｘ．ｘ．ｘ／（１２７．ｘ．ｘ．ｘ为本机回 送地址（Ｌｏｏｐｂａｃｋ Ａｄｄｒｅｓｓ），即主机ＩＰ堆栈内部的 ＩＰ地址，主要用于网络软件测试以及本地机进程问 通信）就看到相应的网站。 ６结论 ５远程发布的实现 远程发布的实现即广域网以及Ｉｎｔｅｍｅｔ范围内的 远程监控。由于锅炉液位控制系统采用的硬件设备是 Ｒｏｃｋｗｅｌｌ公司的产品，所以Ｗｅｂ服务器能够与其进 行通信。考虑到Ｒｏｃｋｗｅｌｌ公司的组态软件ＲＳＶｉｅｗ３２ 文中以Ｒｏｃｋｗｅｌｌ实验室的锅炉液位控制系统为 实验平台，引入了ＯＰＣ技术，构建了能满足实际系 统要求的监控系统结构。说明了ＯＰＣ的数据存取服 务器和客户端创建、远程发布实现的方法。由于Ｂ／Ｓ 支持ＯＰＣ技术，并且具有ＶＢＡ扩展功能，Ｗｅｂ服务 器中的ＡｃｔｉｖｅＸ控件采用ＶＢ进行编写 。当客户用 模式的开放性，使系统容易受到外界攻击，其监控系 个ＡｃｔｉｖｅＸ识别Ｗｅｂ浏览器如Ｉｎｔｅｍｅｔ Ｅｘｐｌｏｒ统实现远程发布在网络的安全性、实时性问题方面有 一ｅｒ，浏 览时ＡｃｔｉｖｅＸ文档使客户能够使用自己的工具栏和菜 待提高，需要制定出一套安全决策管理系统。 单打开程序。用户不但可以查看文档的内容，而且可 参考文献： 以编辑文档。Ｗｅｂ服务器的安装设置： （１）打开 【１】候春生，袁爱进，陈汝义．实时监控系统中的新技术： “控制面板”－＞“管理工具”一＞“Ｉｎｔｅｍｅｔ服务管 ＯＰＣ标准［Ｊ］．自动化与仪表，２００２，１７（４）：５—７． 理器”，在“默认Ｗｅｂ站点”上按鼠标右键，选择 【２】薛福珍．基于ＯＰＣＸＭＬ—ＤＡ技术的远程监控系统的设计 “属性”，弹出默认Ｗｅｂ站点设置窗口：“ＴＣＰ端口” ［Ｊ］．控制工程，２００７，１４（２）：１８２—１８４． 是Ｗｅｂ服务器端口，默认值是８０，不需要改动｝“ＩＰ 【３】鲍雪亚，等．・基于Ｂｓ和ｃｓ混合架构的远程监控系统 地址”是Ｗｅｂ服务器绑定的ＩＰ地址，不改动默认值 ［Ｊ］．仪器仪表学报，２００４（Ｓ１）：５９１—５９３． “全部未分配”。该情况下，Ｗｅｂ服务器会绑定在包 【４】于亚利，王永．基于ＯＰＣ和Ｗｅｂ的实验锅炉远程监控系 括拨号上网得到的动态ＩＰ的本机所有ＩＰ上；（２）点 统的设计［Ｊ］．自动化与仪表２００９（３）：２６—２９． 击上面属性窗口里的“主目录”；（３）点击上面属性 【５】郭建明，隋永强，黄珍．基于ＶＢ的ＯＰＣ客户端程序设计 窗口的“文档”；（４）Ｗｅｂ服务器设置完毕。做好网 与应用［Ｊ］．湖南工业大学学报，２００７，２１（６）：８３—８６． 站后，把网站文件ＣＯＰＹ到网站根目录，在上面窗口 【６】刘波涛，石磊，赵群．利用ＤＤＥ实现ＲＳＶｉｅｗ３２与ＶＢ应 的搜索列表里找到默认网站的默认首页文件名，在ＩＥ 用程序的数据交换［Ｊ］．计算机应用，２００３，２２（１０）： ４９—５１ （上接第１１１页） ４结语 写操作：ＳＩ—Ｗｒｉｔｅ（ｍ—ｈＵＳＢＤｅｖｉｃｅ，＆ｍ—ＩＯｂｕｆｆｅｒ， 以Ｐｃ机作为转速表的人机接口，可以方便地加 ｄｗＢｙｔｅｓＷｒｉｔｅＲｅｑｕｅｓｔ，＆ｄｗＢｙｔｅｓＳｕｃｃｅｅｄ）； 入很多人机互动的灵活设置，使测试结果更直观，测 读操作：ＳＩ—Ｒｅａｄ（ｍ—ｈＵＳＢＤｅｖｉｃｅ，＆ｍ—ＩＯｂｕｆｆｅｒ， 试数据处理更方便，而且加入网络控制后，可实现转 ｄｗＢｙｔｅｓＲｅａｄＲｅｑｕｅｓｔ，＆ｄｗＢｙｔｅｓＳｕｃｃｅｅｄ）； 速的远程监控。使用该ＵＳＢ转速计对航模发动机进 其中：ｍ—Ｉｏｂｕｆｆｅｒ的数据结构应和单片机端的 行测量，基本可以满足测试需要。对Ｐｃ端的程序更 ＵＳＢ—ｉｏｂｕｆ完全相同。 新和升级后应该能够提供更好的测量精度和测量范 此外要注意，在建立工程的时候要加入ＳＩＵＳ— 围。通过实验也发现ＳＩＬＡＢＳ公司的ＵＳＢ开发工具配 ＢＸＰ．Ｈ，在编译器的链接选项中加入ＳＩＵＳＢＸＰ．ＬＩＢ， 合Ｃ８０５１Ｆ３２０单片机使用方便，集成度高，适合小 同时将ＳＩＵＳＢＸＰ．ＤＬＬ拷贝到项目目录才能正确编译。 型ＵＳＢ设备的开发和使用。 简单的界面是基于对话框的，运行结果如图４所示。 参考文献： 【１】王振龙，王安华．电动机转速精密测量系统［Ｊ］．工矿自 动化，２００６，９（３）：５３—５４． 【２】吴建平，殷战国，曹思榕，等．红外反射式传感器在自主 寻迹小车导航中的应用［Ｊ］．中国测试技术，２００４，３０ （６）：２２—２３． 【３】潘琢金．Ｃ８０５１Ｆ３２０｝昆合信号ＩＳＰ ＦＬＡＳＨ微控制器数据 手册［Ｍ］．沈阳新华龙电子有限公司，２００４．１２． 【４】ＳＩＬＩＣＯＮ ＬＡＢＳ ＡＮ１６９ ＵＳＢＸｐｒｅｓｓ Ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒ＇ｓ Ｇｕｉｄｅ 图４运行结果 『Ｍ］．２００７．
