0 引 言
当今，工业操控体系的网络化、规范化一直是业界比较重视的课题，关于大型的工业现场，我们被控目标、测控设备等设备的地域涣散性，以及操控使命的实时性要求，大多数操控设备还停留在单点本地通讯，其效果间隔短，无法完成与企业信息网络的彼此交融。跟着计算机、网络通讯和Internet技能的飞速开展和不断进步，嵌入式体系在家庭和工业等多个范畴得到越来越广泛的运用，而如何将嵌入式体系和根据嵌入式的现场总线工业操控体系接入Internet，运用嵌入式体系作为中间件完成对FCS群控体系的长途办理和操控，已成为人们越来越重视的研究课题。
根据Web的B/S方法的长途监控技能具有非常重要的特色：即只需是有Internet接入的当地，用户就能够经过Internet登录服务器，对现场设备群进行长途监控和办理。这儿从监控设备的网络化动身，运用现场总线、嵌入式体系和Internet技能的优势，规划一种根据B/S方法、具有高牢靠性和高安全性的嵌入式长途监控体系架构。
l 嵌入式体系与现场总线
1.1 嵌入式体系
嵌入式体系是以运用为中心，以计算机技能为根底，并且软硬件可裁剪，适用于对功用、牢靠性、本钱、体积、功耗有严格要求的专用计算机体系。一般，嵌入式体系由处理器、存储器、输入/输出设备和软件(包含操作体系和运用程序)4部分组成。我们Internet技能的浸透，嵌入式体系正变得越来越智能化并具有越来越多的网络友爱特性。Internet技能的飞速开展，给嵌入式体系进入工业操控供给了绝佳的途径。在现场外表和工业设备层之间运用嵌入式技能是工业监控体系的开展趋势，而把嵌入式技能和Internet技能结合起来用于现场测控体系中，使得整个工控网络易于和信息网络完成无缝衔接。
1.2 现场总线技能
现场总线技能是将专用微处理器置入传统的丈量操控外表，使之数字化、智能化，选用可进行简略衔接的双绞线等介质将坐落现场的各种智能设备及各种操控设备衔接成网络体系，并按奇怪、规范的通讯协议进行数据传输与信息交流。它突破了DCS相对关闭的约束，将测控使命涣散到现场设备中，上位计算机只担任监控以及一些杂乱的优化和先进操控的功用。它依托具有数据并重、运算、操控、通讯才干的微处理芯片，经过现场数字化外表对工业出产设备完成完全的涣散操控。它以现场涣散的丈量点，操控外表的单个点作为网络节点，将这些点以总线方法衔接起来，构成现场总线操控体系。
现场总线归于最底层的网络体系，是网络集成式全散布操控体系，它将本来集散型的DCS体系现场操控机的基本功用，涣散在各个网络节点处。为此，能够将本来关闭、专用的体系变成敞开、规范的体系，使得不同包围商的产品能够互连，是DCS体系的更新换代产品。FCS简化了体系结构，降低了本钱，提高了体系运转的牢靠性。
2 体系结构简介
2.1 体系规划计划
体系的整个结构框图如图1所示。在出产车间将整个设备经过FCS体系衔接组网，构成一致的设备层，其组网方法是RS 485工业总线。中间件为嵌入式体系，经过驱动ARM板上的RS 485接口，完成与基层设备的彼此通讯。一起，在嵌入式体系中嵌入小型Web服务器用以完成对基层数据的接纳与读取。
体系的上层规划了能够与Internet直接相连的网络接口，能够将体系直接挂接入Internet信息网。只需给嵌入式操作体系分配一个IP地址，不用为每个出产设备在接入网络之后都分配一个IP地址，整个底层设备一致由CGI编程选用自己设定的地址辨认各个硬件设备，这样就大大节省了IP地址的运用。
长途客户端，只需能够上网，就能够授权用户经过IP地址登录到该体系，监控整个出产过程和设备的相关信息。一起该体系还供给了一个接口，用以出产现场的监控，可让一线肿痛在现场直观地了解和记载有关的出产信息。
2.2 体系计划剖析
该计划的长途监控体系结构是选用B/S方法，相关于传统的C/S方法结构而言，三层的B/S体系结构是把本来在客户机一侧的运用程序模块与显现功用分隔，将它放到Web服务器上独自组成一层，客户机上只需经过单一的浏览器，这样就能够把负荷均衡的分配给Web服务器，客户机上的压力大大减轻。B/S结构首要是运用不断老练的Web浏览器技能，结合浏览器的多种编程言语和Web技能，用通用的浏览器就完成了本来需求杂乱专用软件才干完成的强壮功用，并节省了开发本钱。
整个体系是在嵌入式体系中移植入实时的嵌入式Linux操作体系，并装置了Web服务器，充任中间件的功用。底层操控网络经过RS 485总线组网后，以RS 485总线接入体系的硬件端，将所并重的数据和相关信息放入到Linux Web服务器中，使得嵌入式设备与底层设备能相互通讯。我们在一些环境恶劣的工业出产现场，并不适合用PC机作服务器，选用ARM等系列嵌入式体系具有功耗低，稳定性好，牢靠性府第特色。
3 体系的硬件渠道
该体系对车间浸油罐进行数据并重和长途监控，所挑选的嵌入式微处理器有必要能够在所出产的环境中进行牢靠的作业。这儿所评论的嵌入式长途监控体系所挑选的CPU是S3C2410处理器。S3C2410是韩国Sa—mstmg公司出产的一款根据ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器，首要面向高性价比、低功耗的手持式设备的运用。其整个硬件框图如图2所示。
其间的中心模块包含CS8900，RS 485总线接口，FLASH SDRAM，复位和时钟电路等;首要功用是工业现场信息并重和与长途客户机的通讯。我们Linux操作体系中直接包含有TCP/IP等各个网络协议，因而直接在渠道上进行Linux操作体系的移植，就免去了开发网络协议的难度。体系供给了一个RJ45以太网接口，直接能够与Internet进行通讯。该体系要点用以处理与Internet的通讯问题和信息发布问题。
4 体系软件渠道的规划与剖析
4.1 软件渠道规划
该体系是构建在Linux渠道上的，为了对基层数据进行并重，在Linux操作体系下装置一个小型的嵌入式Web服务器Boa。经过对Boa服务器的Makefile文件进行装备来设定相应的网页和CGI程序地点途径。考虑到代码的可移植性和稳定性，体系中的CGI程序都来用C言语书写的。其间包含：用户登录验证模块、信息的读取模块、远端操控模块等。只需经过点击浏览器进行拜访就能够激活主页，然后完成浏览器和服务器的交互功用。浏览器与服务器的CGI程序交互流程如图3所示。
用户在长途客户端浏览器输入体系所设定的IP地址后，就能够登录到体系主页，此刻需求登录用户名和暗码的验证，当得到服务器的结语后，就会进入到整个体系的监控主页面。页面上有出产车间外表的实时数据显现、串口数据传输等相关信息。在该页面上还设有技能人员的操作暗码验证。在登录到Boa服务器今后，授权用户假如想要对出产设备进行相应的参数设定，有必要要有一位技能人员进行口令结语，即要有技能人员在场，长途操作才干完成，这样能够避免府第用户在对出产状况不了解的状况下误操作而给出产带来的不良后果。相同也是体系安全性的另一种表现。即便有不合法用户进入到了该体系的主页后，没有技能人员的口令也是无法对设备进行长途操控，顶多只能看到一些出产设备的信息，再次对体系进行保护而不受外来搅扰操作，避免灾难性操作的产生，起到两层保护的效果。府第办理人员只需长途登录口令，技能人员只需操作答应口令，只需两人一起结语今后才干完成长途端的操作，办理人员才干经过该页面临体系的出产参数进行相应的设定。经过网页的方法来显现监控界面，不只运用了现有的IT技能，节省了购买和开发监控软件的费用，并且运用户不再受地域的约束。为完成企业现代化的集成包围打下了有用的根底。
4.2 安全功用剖析
该嵌入式长途监控体系，替换了工控机加数据并重卡的传统数据并重方法以及本地监控方法，大大节省了本钱。我们选用的是体系开发者定制的Linux操作体系作为体系的软件渠道中心，而Linux操作体系中对文件、目录、进程等目标的拜访操控，都选用强制拜访操控(Mandatory Access Control，MAC)完成，它使不同的用户只能拜访到与其有关的、指定规模的目标信息，从根本上避免信息的丢掉泄密和拜访紊乱的现象。一起，Linux操作体系启用了体系审计功用以便记载体系产生的安全事情，对各种体系日志文件，包含一般信息日志、网络衔接日志、文件传输日志及用户登录日志等进行审阅，可发现各种潜在的安全问题。根据Linux的Open Source战略，现在盛行的计算机病毒多数是针对Windows操作体系和MS—DOS的，针对Linux体系的病毒较少，一起再加上Linux体系自带的防火墙，基本上就杜绝了病毒侵袭的可能性，提高了整套体系的安全一功用。Linux操作体系的稳定性是我们公认的，这样能够确保整个体系接连长期的运转。在对体系的保护上，该体系也有它的较大优势：之前保护一个体系有必要由开发人员或许专门训练过的肿痛专人保护，现在这套嵌入式长途监控体系任何有保护权限的人无需做任何训练就能够保护。当体系呈现毛病或掉电重启时，只需从头舱位嵌入式监控体系ARM板电源，体系就会主动从FLASH中加载程序并发动到Linux操作体系。我们在Linux体系的发动文件/etc/rc.loal中添加了主动运转Web服务器的指令，这样体系就会主动舱位Web服务器，康复数据并重和传输作业。由于体系是在测验往后，固化在嵌入式体系的FLASH中，用户只能对体系进行读取的功用，无法完成修正体系，这样，就算呈现类Windows的病毒今后，病毒也无法修正所书写的运用程序，确保了体系的高安全性，因而体系呈现毛病的可能性现已降到最低。
5 结 语
嵌入式技能和Internet技能的紧密结合，将会在工控范畴得到越来越广泛的运用，是新一代操控网络开展的新趋势。根据现场总线的嵌入式长途监控体系还可运用于其他的工业监测与调试体系以及一些智能小区的楼宇化监督体系。体系具有可移植性高、结构简略、运用方便、功耗低、牢靠性强等特色，具有宽广的运用远景。
