基于以太网的远程液位监控系统设计与开发

　　引言

　　在工业过程控制系统中液位对象是一种十分普遍的对象，对液位对象的监测与控制是系统实现其功能必不可少的环节。在过去，液位的监控装置多数是使用单片机实现点对点控制和显示[1]，工作人员必须到工业现场操作这些仪器，且单片机功能十分有限，只能完成一些相对简单的操作。

　　随着网络通信技术的发展，以太网在工业控制领域的应用日趋广泛，基于以太网的远程监控系统实现远程监测、控制和管理的有效集成[2]。使用远程监控系统通过网络对工业生产过程进行监测，及时了解现场信息，快速进行决策。

　　远程控制的关键技术在于如何解决工业现场设备的网络接入问题。目前，主要有两种方法：一种是使用PC机通过PC机端口(如RS232、USB接口)或数据采集卡来采集数据同时提供网络接口[3]，这种方法利用强大的PC机软件支持，容易实现网络通信功能，但是PC机端口资源有限，专用采集卡成本较高，难以推广;另一种就是在现场使用嵌入式系统实现网络接入，嵌入式系统具有功耗低、体积小、成本低、可靠性高、实时性强等特点，使用在工业控制现场比较合适。

　　本文将嵌入式技术和网络技术相结合，在现场利用嵌入式系统实现网络通信功能以实时传输液位信号和控制信号，在客户端PC机上通过套接字编程实现与现场嵌入式系统的远程通信，从而达到对远程液位的监控。

　　1 远程液位监控系统结构

　　本文设计的远程液位监控系统结构如图1所示：其中，处理器芯片采用ARM微处理器S3C44B0X;S3C44B0X自带8路10位ADC进行A/D转换来采集液位数据，通过扩展DAC0832实现D/A转换以输出控制量;S3C44B0X连接10M以太网卡RTL8019AS，提供网络功能的硬件接口;μC/OS-Ⅱ移植到S3C44B0X上，提供操作系统的支持，方便了应用程序的开发和对整个系统的管理;嵌入式TCP/IP协议栈LwIP移植到μC/OS-Ⅱ平台上，实现对网络数据的软件处理，从而为嵌入式系统提供网络通信功能;远程PC机客户端登录到嵌入式系统服务器上，通过以太网实现两端数据的实时交互。

　　图1 远程液位监控系统结构图

　　2 硬件介绍与设计

　　三星的S3C44B0X微处理器芯片采用ARM公司16/32位ARM7TDMI RISC结构的CPU核，主频为66MHz，通过扩展一系列通用外围部件，提供丰富的外设功能。它的存储系统具有8个存储体，每个有32MB的存储空间，通过nGCS0-7这8个片选来分配。本文使用的设计方案中nGCS0接Flash芯片AM29LV160DB，起始地址0x00000000，大小为2MB，nGCS6接SDRAM芯片HY57V641620ET-7，起始地址为0x0c000000，大小为8MB，nGCS3接RTL8019AS，起始地址为0x06000000。