基于分布式WEB技術的SCADA熱網監控系統
Web服務器與客戶端的信息交互是通過HTTP(Hypertext Transfer Protocol)超文本傳輸協議,實現的過程
簡述如下:先通過Internet把客戶端請求傳送到Web服務器上,服務器收到客戶端請求并交給CGI(Common
Gatway Interface)公共網關接口程序處理,CGI程序把處理后的結果送給Web服務器,最后Web服務器把
結果響應送回客戶端。
由上述交互過程可知想要實現運行、處理客戶端的請求,Web服務器必須配置CGI程序,它是實現瀏覽器(
客戶端)與Web服務器的信息交互的一種工具。
簡單的說,Web客戶端(瀏覽器)的主要任務是展現熱力站現場信息內容。而服務器技術,就是提供展現Web
客戶端(瀏覽器)信息內容所需采用的基本技術,包括服務器策略與結構設計、服務器軟硬件的選擇等問題
。
2、WEB技術的實現
Web技術進入個人領域已然已久。人們開始使用電子郵箱,瀏覽網頁以及在網上購物。在移動電話中也實
現了隨時隨地的Web連接。
Web技術的發展也帶動了熱網SCADA監控系統的發展。當前,訪問互聯網變得如此便捷和廣泛,同樣希望能將
相關的運用能在監控系統控制器上實現。終端用戶也逐漸產生對Web功能的需求,以便實現遠程診斷及遠程
維護。而過去只需要在SCADA熱網監控中心集中監控就足夠了,而現在需要分布式監控的概念,即熱力站
控制器完成本地監控的同時,還需提供局域網和互聯網訪問,使熱網監控系統的重點,從過程控制轉移到人
機界面和通信功能.而在實現分布式Web技術在其中起了至關重要的作用。
3、采用Web技術的熱網監控系統結構
熱網監控系統為B/S(Browser/Server瀏覽器/服務器)結構。該系統由PC客戶端(Web瀏覽器)和分布在
各個熱力站的嵌入了Web技術的PCD控制器(Web服務器)端以及通信網絡所組成,如圖(二)所示。監控
系統將熱力站的信息,以網頁形式存儲在現場PCD控制器(Web服務器)上,通過瀏覽器(Browser)獲取網
頁內容,是一種典型的B/S結構。其系統主要組成分述如下:
1)熱網監控中心:它是監控網絡的PC客戶端之一,它是終端用戶瀏覽網頁的最主要平臺。由工程師站、操
作員站、網絡通信設備和輔助設備等組成。主要功能是負責監控指令的發送;熱力站現場數據的接收和動
態畫面顯示以及報警等。
2)PC客戶端(PersonalWeb Browser瀏覽器):它是熱力公司局域網分布在各個地方的客戶端(如臺式電
腦、筆記本電腦等)。它們通過超文本傳輸協議HTTP(HyperText Transfer Protocol)實現與現場控制
器(Web Server)進行數據信息交互。主要功能是負責熱力站現場數據的接收和動態頁面顯示??蛻舳丝?/span>
以是熱網監控中心的工程師站、操作員站也可以是其它臺式電腦、PDA(personal Digital Assistant掌
上電腦)或其他移動通信設備。
3)PCD控制器(Web-server):它是實現分布式Web技術熱網監控系統最為關鍵的設備。實際上就是采用瀏覽器作為人機界面的Web服務器。以思博SaiaPCD控制器為例,它由32位高檔微處理器(摩托羅拉的Cold FireCPU)為核心+嵌入式操作系統Saia NT集成以太網Ethernet-TCP/IP和Web Server,共同組成嵌入式應用系統的硬件平臺,并在操作系統中配置了以太網驅動,使PCD控制器作為一個獨立接入Internet的網絡節點,實現了分布式Web技術在熱網監控系統中的應用。它的主要功能是:負責控制命令的接收和執行、熱力站數據的采集、存儲和發送以及控制參數、設備參數的設定等。
4)ADSL寬帶路由器:它是熱力站PCD控制器與Internet連接的重要設備,也是連接其他網絡的大門,起到一個網關的作用。其主要功能是:
——建立IP網絡路由:實現局域網LAN與廣域網WAN(Internet)之間的數據傳輸,它將報文從LAN(Local Area Network局域網)轉發到WAN(Wide Area Network廣域網)中。
——網絡地址轉換(NAT-Natwork Address Translation)。是一種接入廣域網WAN的技術,它將內部私有地址轉換為合法的IP地址。對外部客戶端隱藏內部局域網客戶端的IP地址,避免來自網絡外部的攻擊。
——DHCP(Dynamic host configuration protocol)功能:它是動態主機配置協議,用于提供網絡中設備IP地址的自動分配。
——防火墻(FireWall)功能:為了網絡通信的安全,設置防火墻用來阻止不需要的報文發送到網絡和設備中。
——提供局域網LAN的接口,使其與PCD控制器連接,具有數據交換功能。
3、Web技術監控系統的特點
1)Web與OPC服務器無關
Web技術給熱網監控系統帶來什么優勢呢? Web技術意味著通信將再也不需要那些特殊的軟件驅動和OPC(微軟公司的對象鏈接和嵌入技術在過程控制方面的應用)服務器。不論熱力站現場PCD控制器需要完成什么任務,不管是與同本地連接控制界面交換數據,還是與公司內部網絡,安排網上的遠程維護 — 這些都沒必要經過熱網監控中心的OPC服務器。采用Web技術后,對所有的客戶端都有平等訪問數據權限,通信連接是一樣的。此前,需要經過安裝在熱網監控中心的OPC服務器以及相關通信設備的連接,才能實現遠程維護的遠程訪問。如今,熱力站通過安裝和使用PCD控制器,只需要將現場PCD控制器直接接入互聯網后,就可把現場數據傳至處于任何地方的個人電腦中,實現遠程維護和訪問。這減少了設備支出,降低了成本。
2)Web與系統軟件平臺無關
無論在熱網監控系統中,采用什么操作平臺,都可以通過Internet訪問現場PCD控制器(Web Server),瀏覽Web Server的網頁,對系統平臺沒有限制。無論是從Windows平臺還是在Linux平臺或是Unix平臺等其它平臺上都可以訪問。對Web服務器(PCD控制器)的訪問就是通過Web瀏覽器(客戶端)實現的,這與系統軟件操作平臺無關。
3)Web硬件平臺多樣化
使用標準的IT 組件,對Web技術所使用的硬件平臺也隨之多樣化,Web接入點(即PCD控制器所在的熱力站)可通過路由器、交換機或無線局域網接入因特網。這意味著,客戶端除了傳統的控制器硬件平臺、操作界面以及個人電腦外,還可以包括PDA(personal digital assistant)掌上電腦、智能移動電話或普通的移動電話等作為用戶界面的硬件平臺,而且不再需要特殊的顯示軟件和授權許可。這也降低了網絡控制的費用和使得運行操作容易掌握。
4)Web是分布式
常規的熱網監控系統要將大量控制程序、用戶界面、圖像和數據信息等存儲在監控中心,會占用大量的磁盤空間,而對于采用分布式Web技術的熱網監控系統,其信息可分布在各個熱力站PCD控制器的節點上,只需要在Web瀏覽器中指明這個站點就可以了。從物理上看信息不是一個整體,但從客戶端來看整個熱網信息確是一體化的,這正符合熱網SCADA監控系統的分布式監控和集
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