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基于分布式WEB技术的SCADA热网监控系统

基于分布式WEB技术的SCADA热网监控系统

一、概述
随着供热企业自动化进程的加快,信息交换的需求不断扩大,生产管理的不断提高,要求对现场运行状态的监控的同时,还要求把现场信息和企业管理信息结合起来,需要建立一套全集成的、开放的、企业综合自动化的信息平台。具有分布式WEB技术的SCADA热网监控系统就是满足这种需求的产物。系统融入了现代控制技术、计算机技术和网络技术和信息技术。该系统把具有嵌入式Web服务器功能和浏览器视为人机界面瑞士思博公司 所生产的PCD控制器,作为实现分布式WEB技术功能的关键设备,使远离现场的客户端均可直接通过互联网的访问。这是一种基于Web服务器的网络化SCADA热网监控系统,它增强了系统的实时性,又提高了系统的可靠性,这对于保证供热系统实现企业现代化的科学管理具有重要的作用,给企业信息化奠定了坚实的基础是当前远程监控的发展方向。
二、WEB技术的实现
1WEB技术基本概念
Web是一种典型的分布式应用结构如图(一)所示【备注1】。Web应用中的每一次信息交换都要涉及客户端和服务端。因此,Web技术一般可以分为客户端技术和服务端技术两部分。
图(一)分布式web应用结构示意图

Web服务器与客户端的信息交互是通过HTTP(Hypertext Transfer Protocol)超文本传输协议,实现的过程

简述如下:先通过Internet把客户端请求传送到Web服务器上,服务器收到客户端请求并交给CGI(Common

Gatway Interface)公共网关接口程序处理,CGI程序把处理后的结果送给Web服务器,最后Web服务器把

结果响应送回客户端。
由上述交互过程可知想要实现运行、处理客户端的请求,Web服务器必须配置CGI程序,它是实现浏览器(

客户端)与Web服务器的信息交互的一种工具。
简单的说,Web客户端(浏览器)的主要任务是展现热力站现场信息内容。而服务器技术,就是提供展现Web

客户端(浏览器)信息内容所需采用的基本技术,包括服务器策略与结构设计、服务器软硬件的选择等问题


2、WEB技术的实现
Web技术进入个人领域已然已久。人们开始使用电子邮箱,浏览网页以及在网上购物。在移动电话中也实

现了随时随地的Web连接。
Web技术的发展也带动了热网SCADA监控系统的发展。当前,访问互联网变得如此便捷和广泛,同样希望能将

相关的运用能在监控系统控制器上实现。终端用户也逐渐产生对Web功能的需求,以便实现远程诊断及远程

维护。而过去只需要在SCADA热网监控中心集中监控就足够了,而现在需要分布式监控的概念,即热力站

控制器完成本地监控的同时,还需提供局域网和互联网访问,使热网监控系统的重点,从过程控制转移到人

机界面和通信功能.而在实现分布式Web技术在其中起了至关重要的作用。
3、采用Web技术的热网监控系统结构
 热网监控系统为B/S(Browser/Server浏览器/服务器)结构。该系统由PC客户端(Web浏览器)和分布在

各个热力站的嵌入了Web技术的PCD控制器(Web服务器)端以及通信网络所组成,如图(二)所示。监控

系统将热力站的信息,以网页形式存储在现场PCD控制器(Web服务器)上,通过浏览器(Browser)获取网

页内容,是一种典型的B/S结构。其系统主要组成分述如下:
1)热网监控中心:它是监控网络的PC客户端之一,它是终端用户浏览网页的最主要平台。由工程师站、操

作员站、网络通信设备和辅助设备等组成。主要功能是负责监控指令的发送;热力站现场数据的接收和动

态画面显示以及报警等。
2)PC客户端(PersonalWeb Browser浏览器):它是热力公司局域网分布在各个地方的客户端(如台式电

脑、笔记本电脑等)。它们通过超文本传输协议HTTP(HyperText Transfer Protocol)实现与现场控制

器(Web Server)进行数据信息交互。主要功能是负责热力站现场数据的接收和动态页面显示。客户端可

以是热网监控中心的工程师站、操作员站也可以是其它台式电脑、PDA(personal Digital Assistant掌

上电脑)或其他移动通信设备。

 

 

图(二)采用WEB技术的热网监控结构图
3)PCD控制器(Web-server):它是实现分布式Web技术热网监控系统最为关键的设备。实际上就是采用浏览器作为人机界面的Web服务器。以思博SaiaPCD控制器为例,它由32位高档微处理器(摩托罗拉的Cold FireCPU)为核心+嵌入式操作系统Saia NT集成以太网Ethernet-TCP/IP和Web Server,共同组成嵌入式应用系统的硬件平台,并在操作系统中配置了以太网驱动,使PCD控制器作为一个独立接入Internet的网络节点,实现了分布式Web技术在热网监控系统中的应用。它的主要功能是:负责控制命令的接收和执行、热力站数据的采集、存储和发送以及控制参数、设备参数的设定等。
4)ADSL宽带路由器:它是热力站PCD控制器与Internet连接的重要设备,也是连接其他网络的大门,起到一个网关的作用。其主要功能是:
——建立IP网络路由:实现局域网LAN与广域网WAN(Internet)之间的数据传输,它将报文从LAN(Local Area Network局域网)转发到WAN(Wide Area Network广域网)中。
——网络地址转换(NAT-Natwork Address Translation)。是一种接入广域网WAN的技术,它将内部私有地址转换为合法的IP地址。对外部客户端隐藏内部局域网客户端的IP地址,避免来自网络外部的攻击。
——DHCP(Dynamic host configuration protocol)功能:它是动态主机配置协议,用于提供网络中设备IP地址的自动分配。
——防火墙(FireWall)功能:为了网络通信的安全,设置防火墙用来阻止不需要的报文发送到网络和设备中。
——提供局域网LAN的接口,使其与PCD控制器连接,具有数据交换功能。
3、Web技术监控系统的特点
1)Web与OPC服务器无关
Web技术给热网监控系统带来什么优势呢? Web技术意味着通信将再也不需要那些特殊的软件驱动和OPC(微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用)服务器。不论热力站现场PCD控制器需要完成什么任务,不管是与同本地连接控制界面交换数据,还是与公司内部网络,安排网上的远程维护 — 这些都没必要经过热网监控中心的OPC服务器。采用Web技术后,对所有的客户端都有平等访问数据权限,通信连接是一样的。此前,需要经过安装在热网监控中心的OPC服务器以及相关通信设备的连接,才能实现远程维护的远程访问。如今,热力站通过安装和使用PCD控制器,只需要将现场PCD控制器直接接入互联网后,就可把现场数据传至处于任何地方的个人电脑中,实现远程维护和访问。这减少了设备支出,降低了成本。
2)Web与系统软件平台无关
无论在热网监控系统中,采用什么操作平台,都可以通过Internet访问现场PCD控制器(Web Server),浏览Web Server的网页,对系统平台没有限制。无论是从Windows平台还是在Linux平台或是Unix平台等其它平台上都可以访问。对Web服务器(PCD控制器)的访问就是通过Web浏览器(客户端)实现的,这与系统软件操作平台无关。
3)Web硬件平台多样化
使用标准的IT 组件,对Web技术所使用的硬件平台也随之多样化,Web接入点(即PCD控制器所在的热力站)可通过路由器、交换机或无线局域网接入因特网。这意味着,客户端除了传统的控制器硬件平台、操作界面以及个人电脑外,还可以包括PDA(personal digital assistant)掌上电脑、智能移动电话或普通的移动电话等作为用户界面的硬件平台,而且不再需要特殊的显示软件和授权许可。这也降低了网络控制的费用和使得运行操作容易掌握。
4)Web是分布式
常规的热网监控系统要将大量控制程序、用户界面、图像和数据信息等存储在监控中心,会占用大量的磁盘空间,而对于采用分布式Web技术的热网监控系统,其信息可分布在各个热力站PCD控制器的节点上,只需要在Web浏览器中指明这个站点就可以了。从物理上看信息不是一个整体,但从客户端来看整个热网信息确是一体化的,这正符合热网SCADA监控系统的分布式监控和集
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