（计算机应用技术专业论文）位置控制的计算机远程监控系统的研究与设计.pdf

摘要 监控技术由来已久，是工业领域的一项重要技术。计算机及网络技术的快速 发展，监控技术也向着远程监控的方向发展，以节省人力物力，提高工作效率。 本文主要涉及到位置控制的远程监视和控制。 以监控位置为目标，研制了计算机远程监控系统，设计了智能控制接点作为 远程终端。智能控制接点采用嵌入t c p i p 协议的单片机c 8 0 5 1 f 0 2 0 作为处理器， r t l 8 0 1 9 作为网络通信卡等外围芯片组成了智能控制接点，使控制模块具有了网 络功能，为远程监控提供了基本的保证。各个智能控制接点和上位机组成了工业 以太网，通过网关与i n t e m e t 相连，采取了多种措施加强网络的安全性。 将完成系统监视和控审4 功能的内部协议嵌入到公共协议t c p i p 中，实现了 控卷4 模块与上位机的网络通信功能；同时根据系统数据传输对实时性和准确性的 要求，以及传输速度和数据流量的不同，分别采用了u d p 、t c p 两种数据传输 协议。采用d e l p h i 7 和s q ls e r v e r2 0 0 0 ，编写了上位机程序，数据库引擎采用 了a d o ，实现了瘦数据库的要求。数据库包括现场设备位黄数据库、参数设置 数据库以及小型知识专家数据库等。并且利用c g i 技术实现w e b 服务器和数据 库服务器的连接，实现远程监控和远程访问。采用a s 结构实现远程监控，b s 结构实现历史数据的查询，充分利用了各自的优点。 本系统已在湖南省浏阳市欧阳予倩大剧院正式投入运行，得到了用户的好 评，实践证明本系统具有很好的应用价值和广阔的应用前景。 关键诃：远程监控；工业以太网；t c p i p 协议：c s 结构；b s 结构；c g i 技术 a b s t r a c t i ti sl o n g - s t a n d i n gt oc o n t r o lt e c h n o l o g y , a n di ti sa ni m p o r t a n tt e c h n o l o g yo fa l l i n d u s t r i a lf i e l d t h i st e x ti n v o l v e st h el o n g - d i s t a n c eo fm o n i t o r i n ga n dc o n t r o l l i n gf o r p o s i t i o nc o n t r o lm a i n l y t h i ss y s t e ma d o p t so n e c h i pc o m p u t e rc y g n a l f 0 2 0t h a ti m b e d st c p i pa st h e c e n t r a lp r o c e s s i n gu n i t r t l s 0 1 9i sr e g a r d e da st h en e t w o r kc o m m u n i c a t i o nc a r d t h e c h i pw h i c hc o n t r o lt h ek c y b o a r da n ds u c hp e r i p h e r a lc h i p sa st h ee x t e n d e dp a r a l l e l i n t e r f a c e ，e t c ，a n dm a k eu pt h ei n t e l l e c t u a lc o n t r o lc o n t a c t ，e n a b l i n gt h ec o n t r o l l i n g m o d u l eh a sf u n c t i o no fn e t w o r k s t h u so f f e r e dt h eb a s i ca s s u r a n c et h a tc o n t r o l l o n g d i s t a n c e e a c h i n t e l l e c t u a lc o n t r o lc o n t a c ta n du p p e r c o m p u t e rm a k e su p i n d u s t r i a le t h e m e t i tl i n k sw i t hi n t e r n e tt h r o u g hg a t e w a y a n dh a st a k e nm a n yk i n d s o fm e a s u r e st os t r e n g t h e nt h es e c u r i t yo fn e t w o r k f o rb e t t e rl o n g - r a n g em o n i t o ra n dc o n t r o lf u n c t i o n sc o m p l e t i o n ，t h i ss y s t e mw a s n o tc o n f i n e dt oc so rb sac e r t a i nm o d e i tu t i l i z e sa d v a n t a g eo ft h et w of u l l y , a v o i d t h e i rs h o r t c o m i n g , a n dj o i n tt h et w ot o g e t h e r r e a l i z el o n g - d i s t a n c eo fm o n i t o ra n d c o n t r o lw i t hc ss t r u c t u r e ，a n db sr e a l i z e st h ei n q u i r yo ft h eh i s t o r i c a ld a t a t h e p r o g r a mo fu p p e r - c o m p u t e ra d o p t sd e l p h i7 t h ed a t a b a s ea d o p t ss q l s e r v e r2 0 0 0 a n dt h ed a t a b a s ee n g i n ei n t r o d u c e da d ow h i c hr e a l i z e dt h ed e m a n df o rt h et h i n d a t a b a s e t h ed a t a b a s ei n c l u d i n gp o s i t i o no ft h e o n - t h e - s p o te q u i f ，m e n td a t a b a s e ， s e t t i n g u pp a r a m e t e rd a t a b a s ea n das m a l l s c a l ek n o w l e d g ee x p e r td a t a b a s ee t c i n d a t a b a s ei n c l u d i n go n t h e - s p o te q u i p m e n tp o s i t i o nd a t a b a s e ，p a r a m e t e r a n da d o p tt h e c g it e c h n o l o g yt oc o n n e c td a t a b a s es e r v e ri nw e bs e r v e r t h i ss y s t e ma d o p t su d p a n dt c pt w ok i n d so fd a t at r a n s m i s s i o np r o t o c o l sr e s p e c t i v e l y , t l l i ss y s t e mh a sa l r e a d yb e e np u ti n t op r a c t i c a la p p l l i c a t i o n ，w e l lr e c e i v e db y u s e r , p r a c t i c eh a sp r o v e dt h i ss y s t e mh a sv e r yg o o du s i n gv a l u ea n dw i d ea p p l i c a t i o n p r o s p e c t k e yw o r d s ：l o n g - d i s t a n c em o n i t o r ；i n d u s t r i a le t h e r n e t ；t c p i p ；c sm o d e ；b sm o d e ； c g it e c h n o l o g y 独创性声明 v 7 9 7 皇1 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得丞洼王些太堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所徽的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：王徽签字日期：掰年月细日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解丞洼王些盍堂有关保留、使用学位论文的舰定。 特授权丞洼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学 霰向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：壬钕导师签名： 卫辩 签字日期：时年f 月a o 日 签字目期：。j 年月。日 学位论文的主要创新点 一、采用嵌入t c p i p 协议的单片机作为中央控制器，对舞台吊杆位 置控制实现了远程监控的功能。 二、控制网络和信息网络采用统一的协议标准，确保了信息准确、快 速、完整的传输。 天津小业火学硕士论文第一章前言 第一章前言 1 1 远程监控的发展及现状 监控技术由来己久，是工业领域的一项重要技术，是门涉及多学科的综合 性学科问题，随着相关技术的发展，它大致经历了下列几个发展阶段【1 】： 1 咀多用户联机、集中式控制为特征的单机监控系统，是第一代监视与控 制系统。这时的监视与控制系统主要是针对某一特定被监视和控制的机器而设计 的。它主要有一台计算机和一块或多块功能模板构成，信息的交换和处理仅限于 监视和控制系统内部，因而是一秘封闭式的系统。 2 以局域网络、集散式控制为特征的分布式监视与控制系统。它主要是针 对大型机电设备主机、多辅助功能分布和地域分布的特点，通过工业局域网把分 布于各个局部现场，独立完成特定功能的本地计算机互连起来，以实现资源共享、 协同工作、分散监控与集中操作、管理和诊断功能的工业计算机网络系统。这是 基于工业局域网的相对开放的系统，监控信息的处理在局域网内部进行。 3 进入9 0 年代后期，随着计算机技术和信息技术的发展，特别信息高速公 路的开通，监视与控制已经步入发展的第三阶段i n t e r n f r 阶段。基于 i n t e r n e t 的远程监视与控制是工业控制技术与计算机网络技术的有机融合， 是工业监视和控制技术发展的崭新阶段。它以若干中心计算机作为服务器，在企 事业的重要关键设备上建立状态监测点，采集设备位置和状态数据，为申请服务 的客户机或浏览器发送相关数据；在技术力量较强的科研机构建立远程诊断分析 中心，为企事业提供远程技术支持。企事业的设备一旦出现异常，其状态监测服 务器即向远程诊断中心服务器申请在线技术支持，或以电子邮件的方式向有关专 家发出离线会诊请求在短时间内调入网内所有的资源，实现对设备故障的及时 诊断与维修。 基于i n t e r n e t 的远程监视与控制技术己引起了国内外学者的广泛关注 和重视，并投入了大量的人力和物力进行研究。如美国斯坦福大学和麻省理工学 院合作开展“基于i n t e r n e t 的下一代远程监控示范系统”的研究，该项工作 得到了b o e i n gf o r d 等1 0 多家大公司的支持和合作，并很快建立了一个面向半导 体制造设备的基于i n t e r n e t 的远程监控原型系统。美国密执安大学也在进行 机械加工的远程诊断和制造系统的研究工作。澳大利亚联邦科技与工业研究组织 ( c s i r o ) 将远程监控纳入“智能制造系统计划面向2 1 世纪的全球制造” 项目的重要研究内容之一。紧跟国际步伐，我国一些单位也已经开展了企业生产 和事业管理的远程监控的研究工作，如同济大学以上海大众汽车冲压生产线为研 犬津l ：业人学硕士论文第一章前言 究对象，初步实现了一个面向制造业的工业现场远程监控系统。北京理工大学、 南京航空航天大学等也在开展基于i n t e r n e t 的远程监控的研究。总之，工业 制造和事业管理的远程监控已成为当今监视与控制技术的一个研究热点。远程监 控的不断发展将使得企业生产和事业管理向着更加现代化、智能化、集成化和无 人化方向发展。 计算机远程监控系统是以计算机为核心、结合多媒体技术、网络技术及现代 自动化技术为一体的一种监控网络系统，以实现远程控制和远程监视，其明显优 点在于远程距离的监控和实效性方面。远程监控系统能获得作业现场信息并发送 到监控中心，通过计算机网络使其能够到达桌面计算机上，从而与信息管理系统 融合在一起，更好的为生产、管理等服务。提高生产效率、节约能源，增进管理 水平和效率。 1 2 课题研究与开发背景 位置控制的计算机远程监控是现代工业远程监控的一个分支：对机器人的远 程监视与控制、煤矿生产系统煤炭提丹机的远程监控、石油生产自动输油系统的 远程监控等，涉及到科技前沿或关系到国民经济重大生产行业的远程自动控制， 全部是通过对位置的远程监控而实现的。可见对位置控制这个分支进行研究与开 发具有重要性和必要性。 本课题是以湖南省浏阳市的形象工程“欧阳予倩大剧院”对舞台吊杆的远程 监视和控制为研究对象，以其作为基础丽开发的一套具有通用性的位置控制的计 算机远程监控系统。该系统已于2 0 0 4 年7 月份调试成功，并正式投入使用，得 到了用户的充分肯定，并就系统的运行情况、准确性和稳定性给予了较高的评价。 天津业火学硕十论文第二二章系统的总体设计 第二章系统的总体设计 本系统包括由控制板、集线器、上位机等组成的工业以太控制网络、操作台、 控制柜、服务器、客户机、浏览器等。具体见下图。 2 1 工业以太控制网 图2 - 1系统的总体结构 作为远程监控的基础，由控制板、集线器、上位机组成的工业以太网作为局 域监控网络，在整个系统中占有重要的位置。 2 1 1 控制板 在本系统的设计中，共包括五块控制板。由于本系统采用的是工业以太网， 所以扩展比较容易，当系统需要扩展时，直接在局域网上挂接控制板即可。 主要功能：接受上位机或操作台发来的控制命令，对吊杆进行位置控制，同 时采集现场吊杆的位置信息，并且协助完成上位机的监视功能，将吊杆当前位置 数据上传给上位机。当需要对吊杆进行控制时，例如改变吊杆的当前位置、记忆 天津 ：业火学硕士论文第二二章系统的总体设计 吊杆的当前位置，则控制板接受由操作台或上位机发来的控制信息，根据协议对 数据进行处理，然后将数据传给位冠传感器，完成对吊杆的控制。当吊杆运动时， 位置传感器将吊杆当前的位景信息传给控制板，控制板将这些数据进行记录，从 而完成信号的采集工作。在上位机需要监视时，控制板就可以将这些信息通过以 太网上传。 控制板由一片美国c y g n a l 公司生产的c 8 0 5 1 f 0 2 0 作为中央处理器【5 】，外加 一些必要的外围芯片和一片r t s 8 0 1 9 组成。 c 8 0 5 1 f 0 2 0 是完全集成的混合信息系统级芯片，具有与m c s 一5 1 指令集完 全兼容的高速c i p 内核，峰值可达2 5 m i p s ，对于完成本系统大量控制信号和现 场设备位置信号，并非常好的完成系统的实时性提供第一级保障，这一点又是普 通的m c s 一5 1 所不能比拟的。在一个芯片内集成了构成一个单片机数据采集或 控制系统所需要的几乎所有的模拟和数字外设。并且，还集成其他功能的部件， 例如p g a 、a d c 、d a c 、s p i 、定时器和可编程计数器定时器阵列，看门狗定 时器以及电源监视器。具有大容量的可在系统( i s p ) 和在应用( i a p ) 编程的 f l a s h 存储器。选用c 8 0 5 1 f 0 2 0 作为中央处理器节省了开发时间，并提高了系 统的性能。 2 1 2 上位机 又可以称为流动操作台，它具有操作台的所有控制功能，并且有对设备现场 运行情况进行实时监视的功能。通过操作台的“上位机操作台”互锁开关，来 保证控制信号的唯一性，即只能由操作台或上位机其一来对设备进行操作，而不 能由两者同时对设备进行控制。上位机采用相对高配置普通个人计算机。通过网 卡与以太网相连，从而完成信号的发送和接受。 2 2 操作台 如图2 2 所示，操作台上有各式可以完成相应功能的开关和按键，操作人员 根据工作需要，对相应的键或开关进行操作，从而完成对现场吊杆位置的改变。 对吊杆的位置改变具有清零、复位、上下行、定位走、微动、记忆等按键，当有 键按下或有开关转动、打开或关闭时，即进行控制时，信号从操作台下传至控制 板，控制板对信号进行处理后，传给控制柜，然后到位置传感器从而对吊杆进行 控制。同理，操作台控制属于人工控制：根据人的感官判断吊杆的位置，然后决 定吊杆的运行和停止。 天津j ：业入学硕士论文 笫二章系统的总体设计 图2 - 2操作台结构图 2 3 网络服务器和w e b 服务器的选择 2 3 1 网络服务器的选择 由于本系统要实现远程监视的功能，并且本系统具有一个小型的知识专家 库，以便进行浏览、查询和对故障进行智能诊断。所以要有一个网络服务器对大 量的历史数据进行保存 目前市场上存在的可作为网络操作系统( n e t w o r ko p e r a t i n gs y s t e m ) 的主要 有：u n i x 系统、l i n u x 系统、n e t w a r e 系统和m i c r o s o f tw i n d o w sn t m i c r o s o f t w i n d o w s 等操作系统。他们各具特色。 从服务器的性能和兼容性方面考虑，u n i x 功能强大，性能稳定，能提供各 种网络功能。但是，不易掌握，主要面向金融、电信系统等核心网络，一般的 p c 机用户很少用它。而l i n u x 、n e t w a r e 和m i c r o s o f tw i n d o w sn t m i c r o s o f t w i n d o w s 2 0 0 0 均可用于p c 机，但从应用软件方面考虑，w i n d o w sn t m i e r o s o f l w i n d o w s 2 0 0 0 的开放式结构使得第三方软件十分丰富，并且有很多第三方软件都 是微软开发的，结合性非常好。价格问题也是项目中一个不容忽视的重要因素， 目前网络操作系统价格从高到低排列顺序为n e t w a r e m i c r o s o f t w i n d o w s 2 0 0 0 l a n u x 。i , i n u x 目前是一个免费的软件，但正是这种免费性使得没 有厂商对其产生的问题负责。为减少项目的培训费用，选购软件的同时使用的难 天津，l ：业人学硕士论文第二章系统的总体设计 易程度也要考虑，由于m i c r o s o f tw i n d o w s 2 0 0 0 的普及性，广大用户对m i c r o s o f t w i n d o w s 2 0 0 0 的界面以及操作都非常熟悉。 综上所述，选用m i c r o s o f t w i n d o w s 2 0 0 0 作为本系统的网络服务器。 2 3 2 w e b 服务器的选择 在i n t e r n e t f i n t r a n e t 的网络应用过程中，w e b 服务器的建设也至关重要。目 前流行的w e b 服务器由：i b m 的h t r p 服务器、a p a c h e s e r v e r 、l o t u s 的d o m i n o 、 n e s c a p e 的e n t e r p r i s es e r v e r 以及微软的i n t e m e ti n f o r m a t i o ns e r v e r 简称i i s ，等其 他一些w e b 服务器。由于选择了m i c r o s o f tw i n d o w s 2 0 0 0 作为网络服务器， i n t e r n e ti n f o r m a t i o ns e r v e r 5 0 与m i c r o s o f lw i n d o w s 2 0 0 0 结合紧密，而且m i c r o s o f t w i n d o w s 2 0 0 0 的i i s 5 0 集成了最新最强的i n t e m e t 服务，并拥有覆盖众多w e b 操作系统的完整功能，m i c r o s o f t w i n d o w s 2 0 0 0 系统自身就带有i i s 5 0 ，所以直接 进行配嚣安装就可，而不需再单独安装其他占用非常大资源的其他软件。因此选 用i n t e r n e ti n f o r m a t i o ns e r v e r 5 0 作为本系统的w e b 服务器。 2 4 软件开发环境 在本系统的上位机监视与控制、远程监视与控制的软件设计中，采用了开放 性设计原则和先进的面向对象程序设计方法，同时增加了容错设计，以此增强系 统的可变性，通用性和可靠性。通过对大量软件开发环境优缺点的比较，结合本 课题的特点，选用d e l p h i 7 0 作为开发工具。 d e l p h i 是由i n p r i s e ( b o r l a n d ) 公司推出的一种功能强大、使用灵活的快速应用 开发工具( r a d ，r a p i da p p l i c a t i o nd e v e l o p e r ) 1 1 6 。其设计原则是使切复杂的 东西变的简单易用。它速度快，采用目前世界上最快的编译器。具有强大且容易 使用的可视的开发环境，并采用了具有弹性和可重用的完整的面向对象程序设计 语言o b j e c tp a s c a l 。 d e l p h i 7 0 在以往版本的基础上又增添了网络、数据库体系等方面的功能补 充和增强，增加了一些新的组件，同时还在许多细节上进行了改进，是目前市场 上存在的性能稳定的最新的d e l i a h i 版本【1 9 】。 其主要特点包括： ( 1 ) 强大的集成开发环境( i d e ：i n t e g r a t e dd e v e l o pe n v i r o n m e n t ) 。i d e 在 传统的集成开发工具( 编辑器、编译器、调试器) 基础上增加了可视化功能，以 建立用户程序界面，并自动产生支持代码，同时i d e 不是静态的工具，可以通 过使用开放工具a p i 无限扩展。 ( 2 ) 面向对象。d e l p h i 强大却简单的底层编程语言( o b j e c tp a s c a l ) 支持封 天袢工业人学硕士论文第二章系统的总体设计 装、继承、多态性等面向对象技术，允许将数据和代码合并为一个类，建立新的 继承类，并将派生类作为双亲类。 ( 3 ) 完全的编译器和链接器。d e l p h i 可以产生真正的独立的本地可执行代 码，可以建立动态链接库，使用动态链接库可以扩展d e l p h i 应用，动态链接库 可以提供其他工具所开发的程序。 ( 4 ) 丰富的构件库。用构件开发程序是d e l p h i 的可视化特性，同时面向对 象使d e l p h i 的构件库增加了灵活性，可根据用户需要扩充或改变构件的功能， 只需从存储的构件库中派生出一个新的构件即可重新编码。 ( 5 ) 模板类型使编程更加简单。d e l p h i 定义了4 种模板类型：窗体、应用、 构件和代码，窗体、应用和构件模板允许用户使用定制化的对象集合，代码模板 减少了编程的重复输入。 ( 6 ) 强有力的异常处理机制。不像其他语言编程时需考虑错误检测和资源 保护，d e l p h i 采用“异常”的概念解决纠错问题，使错误处理更加简洁、全面。 2 4 1 对t c p u d p 的支持 要实现流动台和远程计算机对现场设备的监视和控制就涉及到网络通信的 问题 1 8 】。 s o c k e t 是网络通信的基本构件。要通过网络传输数据，至少要一对s o c k e t 。 其中，一个s o c k e t 在客户端，另一个在服务器端。一旦客户端和服务器端都接 通了s o c k e t ，客户端和服务器端就可以进行相互通信，就好像墙上的电话插孔一 样。用s o c k e t 建立的通信是建立在t c p f l p 协议的基础之上的。用s o c k e t 进行网 络通信编程，一般用w i n s o c k e t 。w i n s o c k e t 是一组a p i ，通过它编程可以获得 很大的灵活性，并且不需要关心网络连接的细节。 但是用w i n s o c k e t 编程是很麻烦的，要涉及到很多细节和知识点。但在d e l p h i 中并不需要直接和w i n s o c k e t 的a p i 打交道。而是用t c l i e n t s o c k e t 和 t s e r v e r s o c k e t 元件，它们封装了w i n s o c k e t 的大部分a p i ，使得对w i n s o c k e t 的 访问大大简化。 ( 1 ) 利用t c p 协议进行通信 在d e l p h i 的控制面板中有一个i n t e r a c t 面板，其中就包括t c l i e n t s o c k e t 和 t s e r v c r s o c k e t 控件。在d e l p h i 窗体中放上这两个控件就可以用它们来操纵客户 端的s o c k e t 与服务器端的s o c k e t 的连接和通信，它们之间的数据交换是基于t c p 协议的。这两个控件用于管理客户端和服务器端的连接，本身不是s o c k e t 对象。 操纵s o c k e t 对象的是t c u s t o m s o c k e t 及其派生类，如t c l i e n t w i n s o c k e t 、 t s e r v e r w i n s o c k e t 和t s e r v e r c l i e n t w i n s o c k e t 等。 天律t 业夫学硕士论文第二章系统的总体设计 根据连接的方式以及本地s o c k e t 要建立的目标，s o c k e t 之间的连接可以分 为三种类型：客户端连接、监听连接以及服务器连接。 客户端连接，是指有客户端的s o c k e t 提出的连接请求，要建立的目标是服 务器的s o c k e t 。为此，客户端的s o c k e t 首先要描述它要连接的服务器端s o c k e t ， 主要是服务器s o c k e t 的地址和端口号，然后在定位到所要连接的服务器端 s o c k e t 。找到之后，向服务器s o c k e t 请求连接。服务器s o c k e t 自动维护一个客 户请求队列，在适当的时候向队列中的某个客户端s o c k e t 发出“允许接听” ( a c c e p t ) 的信号，这时客户端s o c k e t 与服务器端s o c k e t 的连接就建立了。 监听连接，是指服务器端s o c k e t 并不定位具体的客户端s o c k e t ，而是处于 等待连接的状态。当服务器端s o c k e t 监听到或者接收到客户端s o c k e t 的连接请 求，它响应客户端s o c k e t 的请求，建立一个s o c k e t 旬柄与客户端连接，而服务 器端s o c k e t 继续处于监听状态，这样可以继续监听其它客户端s o c k e t 的连接请 求。 服务器端连接，是指当服务器s o c k e t 接收到客户端s o c k e t 的连接请求后， 就把服务器端s o c k e t 的描述发给客户端，一旦客户确认了此描述，连接就成功 了。 建立s o c k e t 的一般步骤： a 、建立服务器端s o c k e t 把一个t s e r v e r s o c k e t 控件放到f o r m 或数据模块上，应用程序就变成了个 t c p i p 服务器，然后对控件的属性进行设置。下面是本系统在编制通信程序模 块时对t s e r v e r s o c k e t 一些重要属性的设置： o b j e c ts e r v e r s o c k e t ：t s e r v e r s o c k e t p o r t = 1 0 2 4 自定义端口号，可以是其它的值，但要与客户端的端口号相同 s e r v e r t y p e = s t n o n b l o c k i n g 删 阻塞方式 o n a c c e p t = s e r v e r s o c k e t a c c e p t o n c l i e n t c o n n e c t = s e r v e r s o c k e t c l i e n t c o n n e c t o n c l i e n t d i s e o n n e c t = s e r v e r s o c k e t c l i e n t d i s c o m a e c t o n c l i e n t r e a d = s e r v e r s o c k e t c l i e n t r e a d e n d b 、建立客户端s o c k e t 同理，把一个t c l i e n t s o c k e t 控件放到f o r m 或数据模块上，应用程序就变成 了一个t c p i p 客户。此时可以用t c l i e n t w i n s o c k e t 来操纵客户端s o c k e t 对象。 下面是本系统在编制客户端通信程序模块时对t c l i e n t s o c k e t 一些重要属性的设 置： o b j e c tc 1 i e n t s o c k e t ：t s e r v e r s o c k e t 天津1 ：业大学硕十论文 第二章系统的总体没计 p o r t = 1 0 2 4 自定义端口号，可以是其它值，但要与服务器端的端口号相同 c l i e n t t y p e = s t n o n b l o c k i n gt ! ! 阻塞方式，要与服务器端的类型相同 o n c o n n e c t = c l i e n t s o c k e t c o n n e c t o n d j s c o n n e c t = c l i e n t s o c k e t d i s c o n n e c t o n r e a d = c l i e n t s o c k e t r e a d o n e r r o r = c i i e n t s o c k e t e r r o r e n d ( 2 ) 利用u d p 协议进行通信 d e l p l l i 从n e t m a s t e r s 公司引进了t n m u d p 控件，通过对t n m u d p 控件的 一些属性进行设置，就可以实现信息的通信功能。u d p 控件不区分服务器端和 客户端，只区分发送端和接收端，两个u d p 控件也可以放在同一个应用程序中。 u d p 控件也是基于w i n s o c k e t 的a p i 编写的。 使用u d p 控件的一般步骤：把u d p 控件放到应用程序窗体上或数据模块上， 然后对属性进行相应的设景。详细见后面章节的进一步说明。 2 4 2 对数据库访问技术的支持 由于本系统对设各位置的预先定位( 即排演过程中的吊杆的定位) 、系统的 参数设置、故障的相关描述等有大量的数据需要记录，以便在以后进行查询、浏 览和远程或现场对故障诊断和排除。所以对数据库的访问在本系统将很频繁，从 而这项技术也就占着举足轻重的地位 2 1 】。 a d o ( a c t i v e xd a t ao b i e d ) 是m i c r o s o f t 公司最新和最强大的数据访问范例 o l e d b 而设计的，是一个便于使用的应用程序层接口。其主要特点是使用更加 容易，访问速度更快，而对磁盘和存储容量的要求更小；a d o 支持建立各种客 户服务器模式与基于w e b 的应用程序，具有远程数据服务( r e m o t ed a t a s e r v i c e ) 特性，通过远程数据服务能够在一次往返中将服务器端的数据传送到客 户端的应用程序或w e b 页面中，并在客户端对数据进行处理后，立即更新服务 器端的数据。a d o 在关键的i n t e m e t 方案中使用最少的网络流量，并且在前端和 数据源之间使用最少的层数，所有这些都是为了提供轻量、高性能的接口。可以 做出瘦身数据库，特别对于本系统，它不是一个专门的数据库系统，数据库只是 一个部分，是为其它功能服务的，使用a d o 更加适合本系统的特点。 d e l p h i 作为w i n d o w s 平台上高效的可视化开发工具，自4 0 版本开始提供直 接访问a d o 技术的能力。d e l p h i 7 0 的一个重要特征是具有直接访问m i c r o s o f t 的a d o 的能力，提供了套控件，在控件中封装了对数据库存取、访问等功 能，通过对控件一些属性的设置，就可以完成对数据库的操作。 天津i 业人学硕士论文第二章系统的总体设计 2 4 3 对c g i 的支持 c g i 编程涉及到许多网络编程的概念，是一个复杂繁琐的过程。但由于 d e l p h i 7 0 提供了w e b m o d u l e 模块向导，使开发c g i 程序变得轻松自如。d e l p h i 生成w e b 应用程序都有一个t w e b m o d u l e 类，它实际上起到派发器的作用。当 w e b 应用程序接收到来自w e b 服务器的h t r p 请求后，将创建一个t w e b r e q u e s t 对象封装m 1 p 请求信息，另外，还要创建一个t w e b r e s p o n s e 对象，它封装了 响应信息，然后，w e b 应用程序把这两个对象传递给t w e b m o d u l e 对象。 t w e b m o d u l e 对象控制了w e b 应用程序的内部流程，如图2 3 所示。 w e b | 摇。“ = i 胁c o n 妇t e n t r 4r e q u e s t w e b w e b 娶p + c o n t e n t s e x v e ri i c a t i o n p r o d u c e r w e b 一 t - q 卜 l l - 1 1 i l l li r c a n t e i l t r e s p o n s e 】t e mi p r o d u c e x 图2 - 3w e b 应用程序的内部流程 t w e b m o d u l e 对象有一个动作表，其中每个动作处理一种类型的w e b 请求。 访问请求信息和生成响应信息，都是在动作的事件处理过程中完成的。动作处理 程序可以借助d e l p h i 提供的h n t 页面生成组件快速创建h t m l 文档。 在深入理解c g i 程序的基本原理和d e l p h i 7 0 对c g i 的支持后，开发c g i 程 序就变得简单而轻松。下面是本系统中浏览器对设备定位的位置数据进行查询的 程序模块编制步骤。 利用w e b m o d u l e 模块生成模板。利用d e l p h i 生成w e b m o d u l e 模板，和常 编写的窗体形式的程序没有大的区别，只要设置一些相应的属性值和一些参数值 即可，这使得程序员可以不去很在意服务器底层的许多知识点。 ( 2 在调度器中加入动作项 通过加入动作项到调度器中，可以响应不同的请求。例如，当要处理用户提 交的一个查询表单时，在页面中只需加入 f o r mm e t h o d = g e t 天津工1 业人学硕士论文第二章系统的总体设计 a c t i o n = 。c g i b i n w e b s e r v e x e q u e r y 。( 其中w e b s e r v e x e 就是程序最后生成 的可执行文件) ，则w e b s e r v e x e 在收到请求后会自动触发p a t h i n f o 属性为 q u e r y 的动作项的o n a c t i o n 事件。 编写事件处理程序 集中精力做的就是这一步，这也是w e b 服务器应用程序干实事的地方。动作 项在它的o n a c t i o n 事件处理程序中响应请求。o n a c t i o n 事件处理程序接收 t w e b r e q u e s t 对象，发出t w e b r e s p o n s e 对象。首先取得客户请求信息：当w e b 服务器应用程序收到h t t p 请求时，请求的参数被赋给了t w e b r e q u e s t 对象的属 性，可以用它们来得到请求的可用信息。查询信息用于指明某些请求的细节，它 的值放在q u e r y f i e l d s 属性中。许多请求并不含有内容，但有些请求( 如p o s t ) 就提供了w e b 服务器应用程序所需要的内容信息。然后创建h t t p 响应消息： o n a c t i o n 事件处理程序会填充响应对象的属性来产生响应。它可能涉及复杂的 计算，且需要事件处理程序从别的地方去收集信息汇集到一个最终的表里。多数 情况都需要一些响应，哪怕只是对于请求的动作已经完成而返回确认信息。在某 些情况下，它只是返回一个错误代码或重定向到另外一个u r l 区。最后发送响应： 响应的消息工作完后，则o n a c t i o l l 事件处理程序则发出响应。t w e b r e s p o n s e 对 象提供两种发送方式：s e n d r e s p o n s e 和s e n d r e d i r e c t 。调用s e n d r e s p o n s e 来发 送t w e b r e s p o n s e 对象的内容和h e a d e r 。如果只是要重定向到另一个u r l ，就用 s e n d r e d jr e c t 。 天津工业大学硕士论文第三章实现远程监控的可行性分析 第三章实现远程监控的可行性分析 这一部分进行技术可行性分析，主要涉及到i n t e r n e t 技术、w e b 技术、 j s p 投术、o d b c 技术等。通过对所使用技术的分析，得出计算机远程监控在企 事业监控中的应用是可行的。 3 1 工业以太控制网络 3 1 1 现场总线的局限性 ( 1 ) 标准不统一 现场总线的标准具有不唯一性，没有一种能覆盖所有的应用面。这样的多标 准性使得用户无从选择。 ( 2 ) 不具有开放性 一般认为，d c s 和p l c 是属于封闭性的控制系统，而f c s 是开放性的系统。 但由于多个国际性标准和一些大制造商自己的企业标准的同时存在，使得f c s 也不具有开放性。 ( 3 ) 不具有真正的互操作性 现有的1 2 种现场总线国际标准中，异种现场总线之间是完全不能直接进行 互操作的。通过网关( g a t e w a y ) 通信或通过o p c ( o l ef o rp r o c e s sc o n t r 0 1 ) 协 议进行互操作，也只能在各自的主机间进行，不能在彼此的现场设备间进行。由 于缺乏控制的实时性，这种互操作没有实际意义。 ( 4 ) 低速性 f c s 的传输速率一般在1 - 2 m b p s ，这在有些场所无法满足实时控制的要求。 3 1 2 工业以太网 所谓工业以太网简言之是指将以太网用于工业控制和管理的局域网技术。以 太网( e t h e r n e t ) 是最广泛安装的局域网技术。其拓扑结构使用基于竞争的访问 方法，冲突采用c s m a c d ( c a r r i e rs e n s em u l t i p l e a c c e s s c o l l i s i o nd e t e c t i o n 带有 冲突检测的载波监听多路接入1 协议控制。最具典型的应用形式是 e t h e m e t + t c p i p ，即灵活的e t l l e m e t 低层加上几乎已成通用标准的网络传输协议 t c p i p ，使得以太网能够非常容易的集成到以i n t e m e t 和w e b 技术为代表的信 息网络中。因为具有开放性、低成本、广泛应用的软硬件支持等明显的优势，以 太网在与其他局域网标准竞争中胜出，成为目前最流行的局域网体系结构。 天津工业大学硕十论文第三章实现远程监控的可行性分析