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取，并具有与平台无关、伸缩性大、易用性好、用户界面统一、易于维护、扩展性好、信息高度共享等优点。但是由于工业控制实时性的要求和异构系统多的特点，使用一般的web技术难以应用于工业系统，基于web的B/S模式在工业系统中应用也一直只停留在研究阶段。近几年来，随着对Internet功能要求的提高，涌现了许多扩充Internet功能的新技术，如ActiveX技术、ADO(ActiveX Data Objects)技术、ASP(Active Server Page)技术、JSP(Java Server Pages)技术、PHP(PHP：Hypertext Preprocessor)技术、Java等，这些技术可以用来方便的实现动态网页的开发。而在控制领域，也涌现了Socket实时通信技术、OPC技术等数据交换技术，这些技术的出现使得构建基于web的B/S结构工业控制系统已经逐步迈向实施阶段。
通过上文的分析与比较，本文将以web技术为基础，建立基于多层B/S的工业远程实时监控系统框架，并将研究成果应用到实际项目中，验证其可行性及有效性。
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第3章 监控系统设计中的关键技术分析
基于web的B/S模式工艺参数的远程监控系统设计中需要用到很多技术，本章就对所用的关键技术进行分析。
3.1 上位机监控组态分析
3.1.1 组态软件概述
随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工 业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应 用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求，工控组态软件随之孕 育而生，并且逐渐发展成为现今工厂的主流监控方式。
“组态”的概念来自英文“Configuration”，含义是使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，使计算机或软件按照预先设置，达到自动执行特定任务、满足使用者要求的目的。“组态”是伴随着计算机软硬件技术在控制领域的广泛应用而发展起来的。为了使用户尽量少写程序，甚至不用写程序，便可生成自己需求的应用系统，需要专业软件开发人员创建良好的开发环境，把软件模块化、对象化，便于工程人员调用，从而获得目标项目的监控和控制软件系统，这种开发环境就是“组太软件”。使用这种应用软件来设计并生成目标应用系统的过程称为“组态”。
1.组态技术的产生背景
随着计算机技术的发展，工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时，工业被控对象一旦变动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致其价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时，如果原来的编程人员离去，则源程序的修改更是困难。另外，集散控制系统(Distributed Control System，DCS)的出现也加速了组态技术的应用。集散控制系统是以微处理器为基础的集中分散型控制系统的简称。集散控制系统综合了计算机技术、通信技术、图形显示技术(CRT)和过程控制技术，采用了多层次分级的结构形式，以适应现代生产控制与管理的需要。它继承和发展了常规仪表控制系统和计算机
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控制系统的优点，同时也弥补了各自的不足。集散控制系统一般分为四级：一级为现场装置；二级为以微处理器为核心的直接数字控制装置DDC或PLC；三级为操作装置，由微型机(或工控机)和小型控制台(或控制面板)组成，用于集中管理；四级为管理计算机，装置为高档微型机或小型机，进行全部系统的信息处理及监视管理。由于DCS可以应用到很多的领域中，为了使用户在不需要编程的情况下就可生成适合自己需求的应用系统，每个DCS供应商在DCS中都预装了系统软件和应用软件，其中的应用软件就是组态软件。
通用工业自动化组态软件的出现，组态技术的应用，为解决传统工业控制软件存在的种种问题，提供了一种崭新的方法，利用组态技术，用户能够很好地根据自己的控制对象和控制目的任意组态，完成最终的自动化控制工程。
计算机编程从结构化编程到模块化编程，又到对象化编程，再到今天的“组态编程”。通过组态，对各种资源进行配置，达到使计算机或软件按照预先的设置，自动执行特定任务，满足用户的需求。利用专家开发出的程序模块，工程人员只需简单的操作，就可以组建出美观的监控窗口，并配有动画功能。通过简单的脚本编程，就可以获得效果良好、运行稳定的控制程序。
随着DCS和控制系统的快速发展，使得工业控制组态软件在工业界有了相当广泛的应用，它允许用户在图形界面下对控制系统的各采样点、过程输出点、设备、生产车间、控制回路、文件报警、生产报表、控制策略、网络设备和生产工艺画面进行定义与组态。使用组态软件，用户只需少量编程就可以构成自己的控制系统，有的组态软件还提供与网络、Internet、数据库访问接口等的连接功能，使现场控制系统能够方便地和企业管理系统加以集成。
2.组态软件编程的原理
利用组态软件进行项目开发，一般步骤如下：
（1）启动组态开发环境，建立一个项目。新建项目类型可分为：单用户项目、多用户项目、客户机项目。
（2）选择安装通讯驱动程序。若要使开发的项目可以访问自动化系统(PLC)的过程值，就要在组态软件与自动化系统间组态一个通讯连接，通讯由通道驱动程序来控制。首先，选择一个驱动程序，如：SIMATIC S7 Protocol Suite.chn；然后建立逻辑连接，它表示与单个的、已定义的自动化系统的接口。
（3）定义变量。变量分为过程变量和内部变量两种。由外部过程为其提供变量值的变量，称为外部变量，每一个外部变量都属于特定的过程驱动程序和通道单元，也属于一个通道连接，外部变量在驱动程序目录结构中创建；过程没有为其提供变量值的变量称为内部变量，内部变量没有对应的过程驱动程序和通道单元，因此也不需要建立通道连接，内部变量在“内部变量”日录中创建。
（4）建立和编辑过程画面。在组态期间，图形系统用于创建在运行系统中显
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示的过程画面。图形编辑器由图形程序和各种各样的工具组成，具有创建和动态修改过程画面的功能。图形编辑器中可以添加图形、对象和控件，可以为对象组态静态操作和动态属性。
（5）指定运行系统属性。可以设置项目启动外观、项目开始启动画面等。 （6）激活项目，测试过程画面。
上面只是项目开发的一般原理，对于大型分布式项目，还要组态网络配置、服务器配置，包括DA Server、IO Server等，如果要与第三方应用通信，还要组态OPC服务器。
3.1.2 监控组态软件介绍
监控组态软件是面向数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。作为用户可定制功能的软件平台工具，组态软件是随着集散控制系统DCS及计算机控制技术的日趋成熟而发展起来的，DCS的商品化应用促进了组态软件的普及与推广。
近年来随着计算机、通信等相关领域技术，特别是网络技术及现场总线技术的迅速发展，使工业控制的应用范围进一步扩大，出现了诸如计算机集成过程控制、网络控制、异地监测、异地控制等新兴应用领域。这些为工控组态软件提出了新的要求，同时也为其提供了广阔的发展空间。网络技术的发展使自动化技术正发生深刻的变革。在工业现场，不论是各种现场总线，还是DCS，或者是简单的PLC控制，通信和联网已经成为必然发展方向。工业企业信息与控制系统向Internet/Intranet的迁移，网络体系结构由C/S向着B/S模式的转变已成为发展的趋势。应用web技术实现远程监测已经成为越来越多的工控系统不可或缺的重要组成部分。因此，如何使工业控制中广泛运用的组态软件具有web功能有着重要的研究意义，它将成为工业控制组态软件发展的主流方向。组态软件能否从原有的局域网运行方式跨越到支持Internet，是摆在所有组态软件开发商面前的一个重要课题。
目前，世界上有影响的组态软件有几十种之多，国际上知名的工控组态软件有美国商业组态软件Wonderware公司的Intouch、Intellution公司的iFix、NemaSoft公司的Paragon、TA Engineering公司的A/MAX、通用电气公司的Cimplicity、Rock-Well公司的RSView32、信肯通公司的Think&Do、National Instrument公司的LabView、Iconics公司的Genesis、德国西门子公司的WinCC、以色列PC Soft的WizCo、澳大利亚Citech公司的Citech等。国内的组态软件起步也比较早，目前实际工业过程中运行可靠的有北京昆仑通态自动化软件科技有限公司的
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MCGS、北京杰控科技有限公司的Fameview、北京亚控科技发展有限公司的组态王以及三维力控公司的力控组态软件等。
在工程应用中，组态软件一般是有系统开发环境和运行环境两大部分构成的。其中系统开发环境是自动化工程师为实施其控制方案，在组态软件的支持下进行应用程序的系统生成所必须依赖的工作环境。在系统运行环境下，目标应用程序被装入计算机内存并投入实时运行。
基本的组态软件必备的功能组件包括四个部分： ①应用程序管理器；
②图形界面开发／运行程序； ③实时数据库系统组态／运行程序； ④I/O驱动程序。
组态软件通过I/O驱动程序从现场I/O设备获得实时数据，对数据进行必要的加工后，一方面以图形方式直观的显示在计算机屏幕上；另一方面按照组态要求和操作人员的指令将控制数据发送给I/O设备，对执行机构实施控制或调整控制参数。
在一个自动监控系统中，投入运行的监控组态软件是系统的数据处理收集中心、远程监控中心和数据转发中心，处于运行状态的监控组态软件与各种控制、检测设备(如PLC、智能仪表、智能模块、DCS等)共同构成快速响应/控制中心。控制方案和算法一般在设备组上组态并运行，也可以在PC上组态，然后下载到设备中运行，根据设备的具体要求而定，如图3-1所示。
各个管理部门工作站企业办公内网监控计算机监控组态软件二次仪表智能模块、PLC或DCS过程信号输入过程信号输入工业现场过程信号输出过程信号输出
图3-1 监控组态软件在监控系统中的地位
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