1 引言 隨著網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，越來越多的工業(yè)控制系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，一些工控組態(tài)軟件也紛紛推出了對(duì)網(wǎng)絡(luò)的支持。通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集已經(jīng)成為可能，而且在一些領(lǐng)域已經(jīng)得到了應(yīng)用。目前得到運(yùn)用的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集方法多采用client/serve結(jié)構(gòu)，必須編寫客戶端程序和服務(wù)器程序，通過tcp套接字傳遞數(shù)據(jù)。這固然是一種高效的方法，但卻存在如下不足:對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求高，一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)暫時(shí)堵塞等小問題，系統(tǒng)就無法正確工作;手工編程難度大，一般只能在局域網(wǎng)內(nèi)部使用;客戶端和服務(wù)器端必須安裝軟件。由于這些不足，使得基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集無法迅速推廣。本文介紹一種基于browser/server結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集方法。 2 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集采用的通信技術(shù) 以太網(wǎng)技術(shù)從出現(xiàn)到現(xiàn)在的近20年中得到了飛速發(fā)展，先后出現(xiàn)了十兆網(wǎng)、百兆網(wǎng)、千兆網(wǎng)，其應(yīng)用領(lǐng)域也從最初的辦公自動(dòng)化發(fā)展到工業(yè)控制、樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域。 以太網(wǎng)使用tcp/ip協(xié)議，這是個(gè)跨平臺(tái)的通信協(xié)議，它既能用于局域網(wǎng)也能用于廣域網(wǎng)，可方便地實(shí)現(xiàn)異種機(jī)之間的互聯(lián)?；谝陨显颍跇怯钭詣?dòng)化和工業(yè)控制等領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)集成是人們常常希望將以太網(wǎng)作為主干網(wǎng)，以太網(wǎng)之下用現(xiàn)場(chǎng)總線或485總線等將前端設(shè)備連在一起。這樣可以使兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使網(wǎng)絡(luò)集成應(yīng)用更加靈活與方便。 socket支持面向連接和無連接的編程模型，如圖1所示。 下面對(duì)編程模型的各個(gè)系統(tǒng)調(diào)用結(jié)構(gòu)和有關(guān)重要函數(shù)調(diào)用作一簡(jiǎn)單介紹。 以下是有關(guān)重要函數(shù)調(diào)用格式及說明，如圖2所示。 （1） 創(chuàng)建socket—socketcreate（） 調(diào)用格式為: socketid= socketcreate（ntype） 說明:返回值socketid是一個(gè)整數(shù)，即socket號(hào);ntype:類型，指創(chuàng)建socket的應(yīng)用程序所希望的服務(wù)協(xié)議類型（tcp或udp）。 （2） 指定本地地址—bind（） 調(diào)用格式為: bind（socketid，localip，localport） 說明:localip，本地socket地址;localport，本地端口。 （3） socketlisten（）調(diào)用 調(diào)用格式:socketlisten（socketid） 說明:用于面向連接的服務(wù)器，表明愿意接受連接。 （4） 建立連接—socketaccept（） 調(diào)用格式: socketaccept（socketid，&dwremoteip） 說明:dwremoteip:指向客戶socket地址結(jié)構(gòu)的指針 （5）發(fā)送數(shù)據(jù)————socketsend（） 調(diào)用格式:socketsend（socketid，＊pby，nlen） 說明:pbyn:指向發(fā)送緩沖區(qū)的指針，nlen:緩沖區(qū)大小 （6） dsockopen（），dsockclose（） 說明:二者直接調(diào)用，分別表示打開、關(guān)閉socket庫。 （7） socketdestory（socketid）表示釋放標(biāo)識(shí)為socketid的socket。 由于采用b/s模式，客戶機(jī)通過瀏覽器訪問服務(wù)器，所以下面僅給出服務(wù)器端socket程序的部分重要語句源碼: / /初始化 if（dsock_open（）==false） ｛printf（"unable to initialize socket library "）; return 1;｝ file://創(chuàng)建socket socketid = socketcreate（tcp_socket）; if（socketid == invalid_socket） ｛printf（"socketcreate（） error "）; dsockclose（）; return 1;｝ file://指定本地地址 if（socketbind（socketid,0l,port）==false） ｛ printf（"socketbind（） error "）; return false｝ file://等待接受連接 if（socketlisten（socketid）==false） ｛printf（"socketlisten（） error "）; return false;｝ file://與請(qǐng)求通信的客戶機(jī)建立連接 if（socketaccept（socketid, &dwip）） ｛datacollect（）;//數(shù)據(jù)采集略｝ 3 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集中現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的使用 在當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品朝著開放式現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)下，我們研制了特別適合國(guó)防工程、智能建筑、工廠自動(dòng)化的基于lonworks技術(shù)和符合lontalk協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線測(cè)控網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)充分利用了lonworks現(xiàn)有的各種成熟的、先進(jìn)的技術(shù)以及方便的開發(fā)手段，因而具有以下突出的特點(diǎn):具有高速1.25mbps和低速78kbps兩種通信速度的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品可供選擇;支持多種通信介質(zhì)（雙絞線、電力線、無線光纖等）;通訊距離長(zhǎng)，在78kbps時(shí)，在不加中繼器的情況下，可達(dá)2700m，這是一般通信技術(shù)難以達(dá)到的性能指標(biāo);支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);lontalk協(xié)議封裝了osi參考模型的全部七層協(xié)議，方便了上層應(yīng)用開發(fā);neuron神經(jīng)芯片內(nèi)部封裝了3個(gè)cpu，使應(yīng)用cpu和通信cpu功能相對(duì)獨(dú)立，同時(shí)也簡(jiǎn)化了應(yīng)用，通信的可靠性更有保障;通信網(wǎng)絡(luò)在電氣上是隔離的，保證通信網(wǎng)絡(luò)的安全可靠。 893-lm測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集及控制任務(wù)都是由各種功能的智能前端去完成的。為了讓這些通用的智能前端在不同的測(cè)控系統(tǒng)中去完成要求的任務(wù)，就必須對(duì)前端進(jìn)相應(yīng)的設(shè)置，這些下載到前端的內(nèi)容稱為對(duì)前端的命令或組態(tài)。上位機(jī)對(duì)前端的操作是通過調(diào)用893-lm網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序提供的api函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，驅(qū)動(dòng)程序提供了windows/nt用戶編程的支持，這些函數(shù)被封裝在dll庫中。安裝驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，dll函數(shù)庫將自動(dòng)安裝到選定的驅(qū)動(dòng)程序文件夾中。893-lm網(wǎng)卡和前端支持的函數(shù)主要有:網(wǎng)卡通信口地址設(shè)置函數(shù)（lmport）、前端信息讀取函數(shù)（lmtype）、開關(guān)量狀態(tài)采集函數(shù)（lmstate）、模擬量數(shù)值采集函數(shù)（lmnum）、命令發(fā)送函數(shù)（lmcmd）、程序id、芯片id讀取函數(shù)（lmids）、通道模式讀取函數(shù)（lmmode）。 4 動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集 www使用超文本標(biāo)記語言（html）作為表達(dá)信息的手段，www服務(wù)器用來存放html語言編寫的主頁，用戶通過www瀏覽器（internet explore或netscape等）訪問www服務(wù)器，取回主頁，經(jīng)過瀏覽器解釋后顯示出來。這就是www的基本工作方式。 普通的html語言只支持靜態(tài)的文字、圖片等，也就是說，當(dāng)你訪問一個(gè)站點(diǎn)時(shí)，所看到的頁面是不變的。這大大限制了與用戶的交互性，為了彌補(bǔ)這一缺陷，動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁應(yīng)運(yùn)而生，如java、cgi、asp等。動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)一般都是由在服務(wù)器端運(yùn)行的程序來實(shí)現(xiàn)的，即通過編程產(chǎn)生不同的html網(wǎng)頁并由服務(wù)器發(fā)送到用戶端。動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)目前被廣泛應(yīng)用于處理用戶定單、接受數(shù)據(jù)查詢等領(lǐng)域。為了實(shí)現(xiàn)使用普通web瀏覽器進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的目的，我們也必然要用到動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)。 因?yàn)榉?wù)器端程序采用c語言編寫，所以這些程序就有了硬件訪問能力，因而也就使得采用動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集成為可能。一個(gè)基于client/serve結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖3所示。用戶在客戶計(jì)算機(jī)上通過客戶端程序與服務(wù)器通信，指揮服務(wù)器上的上所連接的lonworks前端采集數(shù)據(jù)，并將結(jié)果發(fā)送到客戶端。如果改成基于 broswer/server結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，則客戶計(jì)算機(jī)就使用普通web瀏覽器發(fā)出采集指令和查看數(shù)據(jù)。 事實(shí)上，基于dsock的服務(wù)器端程序編寫容易。因?yàn)樗话脩艚缑?，所有的?shù)據(jù)采集由采集子程序完成，輸入命令由服務(wù)器自動(dòng)從客戶端得到，而所有的輸出由服務(wù)器自動(dòng)發(fā)送到用戶瀏覽器，并由瀏覽器負(fù)責(zé)解釋和顯示數(shù)據(jù)。其執(zhí)行流程總是簡(jiǎn)單的讀入命令-程序處理-輸出數(shù)據(jù)。（見圖4）讀入和輸出有著既定dsock規(guī)則，而處理階段則無任何限制。dsock基于dod（department of defense）模型，它提供dsock.lib庫,該庫是一dos tcp/ip庫，為需要在dos環(huán)境下進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用編程的用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口。該庫為用戶創(chuàng)建internet應(yīng)用提供c語言函數(shù)調(diào)用，如前所述。dsock在dos環(huán)境下的結(jié)構(gòu)如圖5所示。 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過直接訪問硬件或調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序的方式獲得，由于c語言的靈活性可以使采集動(dòng)作得以高效的執(zhí)行。服務(wù)器根據(jù)指定的要求將將采集到的數(shù)據(jù)組織成http流發(fā)送到服務(wù)器。http協(xié)議是一種高層協(xié)議，建立在tcp/ip之上。 由于http不使用持續(xù)連接，使得這種采集方式不適合于連續(xù)采集。一次采集請(qǐng)求只能得到一組數(shù)據(jù)，這大大限制了其應(yīng)用范圍。為了解決這一問題，可以采用客戶端牽引的辦法。即在網(wǎng)頁中插入定時(shí)刷新的功能，每隔一段時(shí)間就向服務(wù)器重新發(fā)出采集指令，獲得新數(shù)據(jù)。刷新有兩種方法:一是整個(gè)網(wǎng)頁刷新，二是通過編寫腳本（可用vbscript，javascript）程序，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁局部?jī)?nèi)容定時(shí)更新。 5 應(yīng)用實(shí)例 我們所開發(fā)的監(jiān)控平臺(tái)由1臺(tái)服務(wù)器和四臺(tái)微機(jī)組成以太網(wǎng)，服務(wù)器配有四塊lonworks網(wǎng)卡，也就是，可最多具有4個(gè)lonworks通道，每個(gè)通道最多可掛接16個(gè)893-lm智能測(cè)控前端（見圖6）。整個(gè)系統(tǒng)為瀏覽器/服務(wù)器（b/s）結(jié)構(gòu)，服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集與儲(chǔ)存、頁面儲(chǔ)存;4臺(tái)微機(jī)作為客戶機(jī)，主要提供數(shù)據(jù)顯示、監(jiān)控操作及指令發(fā)送界面。 服務(wù)器采用基于dos的386模塊，這樣也就有dos與windows網(wǎng)絡(luò)通信的問題。在軟件使用上，我們采用專用于dos 的tcp/ip很好的解決了網(wǎng)絡(luò)通信問題。實(shí)際上，在dos環(huán)境中我們很好的完成了在windows下更易實(shí)現(xiàn)功能（譬如ftp、http、telnet等），并且與windows相比，在完成不太復(fù)雜的任務(wù)時(shí)，具有更好的性價(jià)比。下面以tcp通信為例（見圖7）說明dsock與winsock的通信。 服務(wù)器和客戶機(jī)之間通信采用面向來連接的socket編程模式。在服務(wù)器上，我們利用borland c3.1編寫了服務(wù)器通信程序，完成服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)與客戶機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送。（通信程序框圖見圖8）數(shù)據(jù)采集部分專門由服務(wù)器端數(shù)據(jù)采集程序完成。 啟動(dòng)與運(yùn)行過程過程:服務(wù)器上電后，自動(dòng)啟動(dòng)定時(shí)采集數(shù)據(jù)程序，啟動(dòng)http協(xié)議服務(wù)程序， 進(jìn)入通信等待狀態(tài);客戶端通過瀏覽器與服務(wù)器進(jìn)行連接，進(jìn)入要求頁面后，網(wǎng)頁定時(shí)刷新（如1s），向服務(wù)器申請(qǐng)服務(wù)，服務(wù)器響應(yīng)客戶請(qǐng)求，接收來自客戶端的數(shù)據(jù)放入緩沖數(shù)據(jù)區(qū)，同時(shí)將客戶要求的緩沖數(shù)據(jù)區(qū)送往客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新顯示。 6 結(jié)論 利用asp等動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控是可行的，在實(shí)際工程中達(dá)到了使用通用的web瀏覽器進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集/監(jiān)控的目的。這種基于broswer/server結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集/監(jiān)控的方法具有開發(fā)容易、調(diào)試簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，適合于在實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合應(yīng)用。這種方法也可以很容易的移植到互聯(lián)網(wǎng)，從而大大擴(kuò)展遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控的范圍。