基于ＴＣＰ／ＩＰ协议的分布式远程控制系统的研究摘要
摘要
本文概述了控制系统的发展状况及发展特点，明确了随着网络技术的发展控制系统的发展方向，然后从分布式远程控制系统的网络构成出发，详细分析了实现分布式远程控制系统的几种基本体系结构，并对可以实现分布式远程控制系统的若干关键技术进行了深入的研究，在这些关键技术中，除讨论了比较流行的网络及分布式技术如Ｗｉｎｓｏｃｋ、ＤＣＯＭ、ＣＯＲＢＡ和ＪａｖａＲＭＩ等，更深入研究了新兴的用于制造业的仪表控制领域中的关键基础技术——ＯＰＣ技术，在这些关键技术基础之上，总结并提出了四大类实现分布式远程控制系统的设计方案：分别是基于Ｗｉｎｓｏｃｋ的实现方案、基于分布式对象的实现方案、基于ＯＰＣ技术的实现方案和基于ｗｅｂ技术的实现方案。最后，本文结合笔者所开发的大型排烟天窗控制系统的具体工程实践，对所设计的一些实现方案进行了具体的尝试。
关键词：控制网络套接字ＴＣＰ／ＩＰＣＯＭｆＤＣＯＭＣＯＲＢＡ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
ＩｎｔｈｉｓＰ印ｅｒ，ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏｎｔｒ０１ｓｙｓｔｅｍａｒｅｓｔａｔｅｄｂｒｉｅｆｌｙ，ａｎｄｔｈｅｄｅｖ
ｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗｉ血ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎｅｔｗｏｒｋｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉＳｃｏｎｆｉｒｍｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｆｒａｍｅｗｏｒｋｏｆｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｒｅｍｏｔｅｃｏｎｔｒ０１ｓｙｓｔｅｍ，ｓｏｍｅｂａｓｉｃｐｒｏｇｒａｍａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ａｎｄｄｅｔａｉｌｅｄｓｔｕｄｖｉＳｍａｄｅａｂｏｕｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｒｅｍｏｔｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．Ｓｏｍｅｐｒｅｖａｉｌｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｓｕｃｈａｓＷｉｎｓｏｃｋ，ＤＣＯＭ，ＣＯＲＢＡａｎｄＪａｖａＲＭＩ．ａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｍｏｓｔｏｆａｌｌ，ａｒｉｓｉｎｇｉｍｐｏｒｔａｎｔｂａｓｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｎａｍｅｄ０ＰＣ，ｗｈｉｃｈｉＳｕｓｅｄｆｏｒｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｉｎｄｕｓｔｒｙａｎｄｉｎｓｔｍｍｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｆｉｅｌｄ．ｉｓｓｔｕｄｉｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｓｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｆｏｕｒｓｏｌｕｔｉｏｎｓａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ，ｔｈｅｙａｒｅｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＷｉｎｓｏｃｋ．ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｏｂｊｅｃｔ．ＯＰＣａｎｄＷｅｂｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｗｉｔｈｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｒｅａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔ，ｌａｒｇｅ－ｓｉｚｅｄｒａｉｎｅｄｓｍｏｋｅｗｉｎｄｏｗｃｏｎｔｒ０１ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｓｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓａｒｅｐｒｏｖｅｄｔｏｂｅｆｏａｓｉｂｌｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣｏｎｔｒｏｌＮｅｔｗｏｒｋ，Ｓｏｃｋｅｔ，ＴＣＰ／ＩＰ，ＣＯＭ／ＤＣＯＭ，ＣＯＲＢＡ
ＩＩ
第一章引言
第一章引言
§１．１概述
网络技术的发展，引发了控制领域的深刻技术变革，控制系统结构沿着网络化方向与控制系统体系沿着开放性方向发展将是控制系统技术创新的大潮流。计算机局域网络、因特网、企业网络、现代信号处理等等使自动化系统与工业控制系统从体系结构、控制方法、产品系列、人机协作方法等都发生了重大的变化。进入２１世纪的控制系统以网络为主要特征：一方面是在自动化与工业控制中需要更深层次地渗透通信与网络技术，另一方面是在通信网络的管理与控制中也要求更多的采用控制理论与策略。“网上控制”和“控制入网”是２１世纪自动化与工业控制的一个动向…。
在控制系统中引入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ、ｗｅｂ技术是～种大势所趋，也是解决企业中经营管理、办公自动化、监控调度、实时控制各层次中软件各自为政、风格不～等问题的一种可行的解决办法。面向
对象技术、原型生长方法、模块化、软件可重用性、系统重构以及柔性软件等概念的实际应用都对控制系统的软件开发起到了重要的影响。ＯＬＥ／ＣＯＭ／ＤＣＯＭ、ＡｃｔｉｖｅＸ、ＣＯＲＢＡ等技术将在控制系统软件开发及软件产品化中起到重要的作用【２】。
tcpip协议pdf随着经济、科技与社会的发展，人们对生产和生活质量的要求不断提高。计算机与自动化的应用领域也在扩大，出现了许多新的增长点，包括环境保护、公用工程、道路与交通、楼宇与社区等方面的自动化。网络与控制系统、智能楼宇、家庭网络等均在成长，适应这种需求的控制系统与管理系统将在新的世纪有较大的发展。
§１．２分布式控制系统的发展
早在２０世纪６０年代，计算机就丌始了在控制系统中的应用。当时的计算机只是控制调节器的设定点，具体的控制则由电子调节器来执行，这种系统又称为计算机监控系统（ＳＣＣ）。后来，人们利用微处理器和一些外围电路构成了数字
基于ＴＣＰ／ＩＰ掷泌的分布式远程控制系统的研究
式仪表以取代模拟仪表，这种控制方式被称为直接数字控制（ＤＤＣ），该控制方式提高了系统的控制精度和控制的灵活性，而且在多回路的巡回采样及控制中具有传统模拟仪表无法比拟的性能价格比。
到了２０世纪８０年代中后期，随着工业系统的同益复杂，控制回路的迸一步增多，单一的ＤＤＣ控制系统已经不能满足现场的生产控制要求和生产工作的管理要求，同时由于电子技术的飞速发展，大规模集成电路的出现，导致了中小型计算机和微机的性能价格比有了很大的提高。于是，由中小型计算机和微机共同作用的分层控制系统应运而生。在分层控制系统中，由微机作为前置机去对工业设备进行过程控制，由中小型计算机负责对生产工作进行管理，从而实现了控制功能和管理信息的分离。然而，当控制回路数目增加时，前置机及其与工业设备的通信要求就会急剧增加，从而导致这种控制系统的通信变得相当复杂，使系统的可靠性大大降低。
进入２０世纪９０年代后，由于计算机网络技术的迅速发展，同时也因为生产过程和控制系统的进一步复杂化，人们将计算机网络技术应用到了控制系统的前置机之间以及前置机和上位机的数据传输中。前置机仍然完成自已的控制功能，但它与上位机之间的数据（上位机的控制指令和控制结果信息）传输采用计算机网络实现。上位机在网络中的物理地位和逻辑地位与普通站点一样，只是完成的逻辑功能不同。另外，上位机增加了系统组态功能，即网络的配置功能。这样的控制系统称为集散控制系统（ＤＣＳ）。ＤＣＳ系统是计算机网络技术在控制系统中的应用成果，提高了系统的可靠性和可维护性，在今天的工业控制领域仍然占据着主导地位ｐｊ。
集散控制系统ＤＣＳ是出现场检测仪表、控制站和操作站组成，通过控制站对现场的分散被控对象进行实时分散控制，而以操作站的中央管理计算机进行集中操作、显示、报警、优化控制功能等，将集
中管理与分散控制有机结合的系统。现场控制站周而复始地对各检测仪表检测到的数据进行运算，并与操作站进行通信，获得控制参数，最后将结果输出到执行器，控制站和操作站之间采用模拟信号或非公开的数字信号传递信息，因此，不可能将不同厂家生产的产品互连在一起，组成更大范围共享信息的网络系统。
第一章引言
２０世纪８０年代后期，人们在ＤＣＳ的基础上开始开发一种适用于工业环境的网络结构和网络协议，并实现传感器、控制器层的通信，这就是现场总线。现场总线控制系统ＦＣＳ从根本上改变了ＤＣＳ集中与分散相结合的集散控制结构体系，采用标准化、公开化的规范协议将不同厂家生产的设备连成一个网络。这些设备遵循相同的协议规范，在产品丌发期间，通过一致性测试，确保这些设备连接于同一网络时，作为网络节点的各设备可实现互操作。同时，ＦＣＳ系统把控制功能彻底下放到现场智能仪表，形成一种新的、全分布式的控制体系。简化了系统结构，提高了可靠性。ＦＣＳ系统和传统的ＤＣＳ系统结构对比如图ｌ和图２所玎ｉ。
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图２ＦＣＳ系统
图１ＤＣＳ系统
§１．３分布式远程控制网络的构成
进入２０世纪９０年代，以Ｉｎｔｅｒｎｅｔ为代表的计算机网络技术的迅猛发展及相关技术的完善，打破了传统通信方式的限制，它对其他领域正产生深远的影响。在计算机网络技术的推动下，控制系统向开放性、智能化、网络化方向发展，产生了控制对象形成的网络，简称控制网络Ｉｎｆｒａｎｅｔ（ＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅＮｅｔｗｏｒｋ）。

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