基于现场总线的嵌入式远程监控系统设计

　　0 引 言

　　当今，工业控制系统的网络化、标准化一直是业界比较关注的课题，对于大型的工业现场，由于被控对象、测控装置等设备的地域分散性，以及控制任务的实时性要求，大多数控制设备还停留在单点本地通信，其作用距离短，无法实现与企业信息网络的相互融合。随着计算机、网络通信和Internet技术的飞速发展和不断进步，嵌入式系统在家庭和工业等多个领域得到越来越广泛的应用，而如何将嵌入式系统和基于嵌入式的现场总线工业控制系统接入Internet，利用嵌入式系统作为中间件实现对FCS群控系统的远程管理和控制，已成为人们越来越关注的研究课题。

　　基于Web的B/S模式的远程监控技术具有非常重要的特点：即只要是有Internet接入的地方，用户就可以通过Internet登录服务器，对现场设备群进行远程监控和管理。这里从监控设备的网络化出发，利用现场总线、嵌入式系统和Internet技术的优势，设计一种基于B/S模式、具有高可靠性和高安全性的嵌入式远程监控系统架构。

　　l 嵌入式系统与现场总线

　　1.1 嵌入式系统

　　嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。一般，嵌入式系统由处理器、存储器、输入/输出设备和软件(包括操作系统和应用程序)4部分组成。由于Internet技术的渗透，嵌入式系统正变得越来越智能化并具有越来越多的网络友好特性。Internet技术的飞速发展，给嵌入式系统进入工业控制提供了绝佳的途径。在现场仪表和工业设备层之间应用嵌入式技术是工业监控系统的发展趋势，而把嵌入式技术和Internet技术结合起来用于现场测控系统中，使得整个工控网络易于和信息网络实现无缝连接。

　　1.2 现场总线技术

　　现场总线技术是将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使之数字化、智能化，采用可进行简单连接的双绞线等介质将位于现场的各种智能设备及各种控制设备连接成网络系统，并按公开、规范的通信协议进行数据传输与信息交换。它突破了DCS相对封闭的限制，将测控任务分散到现场设备中，上位计算机只负责监控以及一些复杂的优化和先进控制的功能。它依靠具有数据采集、运算、控制、通信能力的微处理芯片，通过现场数字化仪表对工业生产装置实现彻底的分散控制。它以现场分散的测量点，控制仪表的单个点作为网络节点，将这些点以总线形式连接起来，形成现场总线控制系统。

　　现场总线属于最底层的网络系统，是网络集成式全分布控制系统，它将原来集散型的DCS系统现场控制机的基本功能，分散在各个网络节点处。为此，可以将原来封闭、专用的系统变成开放、标准的系统，使得不同制造商的产品可以互连，是DCS系统的更新换代产品。FCS简化了系统结构，降低了成本，提高了系统运行的可靠性。