从工业网到以太网工业数据传输与发布的解决方案.docx

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1、从工业网到以太网工业数据传输与发布的解决方案从工业网到以太网工业数据传输与发布的解决方案ronggang导语：本文介绍了在不改变原有工业网络的情况下，实现从工业网到以太网的数据传输与发布的解决方案摘要：本文介绍了在不改变原有工业网络的情况下，实现从工业网到以太网的数据传输与发布的解决方案。该方案使得工业网中的实时数据可以传输到一台专用效劳器的数据库中，并通过这台效劳器实现数据的整理、分析和在以太网上发布。关键词：工业网、以太网、串口通讯、COM、SQLServer、IISAbstract:Thispaperintroducesthesolutionofindustrydatastransmis

2、sionandpublishingfromindustrynetworktoEthernet,incaseofnotchangingtheoriginalindustrynetwork.Thisschememakesthereal-timedatainindustrynetworkscanbetransmittedinthedatabaseofaspecial-purposeserver,andrealizesarrangement,analysisandwebpublishingthroughthisserver.Keywords:IndustryNetwork,Ethernet,Seria

3、lCommunication,COM,SQLServer,IIS1.引言南京自来水公司浦口水厂自动控制系统底层局部是由奥地利ELIN公司的ELIN-PLC构成，共有五个站点，由ELIN-BUS专用总线联网，上位机实现监控及系统配置，操纵系统为MS-DOS。由于该自动控制系统由外方设计，限于当时的技术，其信息为系统专用，不能与厂级局域网以太网实现信息分享，无法实现工业数据的远程访问，对消费、指挥和调度带来不便。固然如今一些工控设备已出现以太网接口，但是对已经建立了完好专用工业网络的工业企业来讲，十分是当这些工业网还运行在DOS平台上，更新设备的软硬件本钱高昂。本设计针对南京自来水公司浦口水厂自动

4、控制系统，在不改变原有工业网络的情况下，将建立在DOS平台上的专用工业网上的数据传输到以太网上发布。2.系统设计2.1.设计目的和要求1设计目的：数据从DOS工作站上位机传输到NT效劳器，存入数据库;数据库实现自动维护;将数据发布在Web页面上。2实时性：NT效劳器可以及时获取工业数据，并能及时在Web上发布。3容错性：在数据传输中可以及时发现并丢弃错误的数据。4稳定性：在ELIN-BUS网络上的DOS工作站可以及时准确地提供数据，并保证其原有数据监控功能不受影响。NT效劳器端系统能长时间72小时连续正常工作。5数据存储查询：数据库存储一年内天天的具体数据，永久存储逐日平均数据。可以绘出任意时

5、间段任意一项工业数据的变化曲线图。2.2.系统构架工业设备通过ELIN-BUS网络将工业数据传输到DOS监控工作站，由于ELIN-BUS网络与以太网完全不兼容，为了实现不同网络间的数据通讯，使用串口线连接ELIN-BUS网络中的一台DOS工作站和以太网中的一台NT效劳器，再通过NT效劳器将数据在以太网上分享。align=center图2.1系统总体构造图/align2.3.DOS工作站端设计在DOS工作站中植入一套数据发送程序，工作站启动后，该程序驻留内存。厂方原有组态软件没有对外数据接口，所以在组态软件设计中，定时切换至数据屏幕，并调用数据发送程序。数据发送程序读取DOS的屏幕显示缓冲区，发

6、送一页屏幕数据。数据约每两分钟发送一次。2.4.NT效劳器端设计NT效劳器端建立一套程序，其功能为：数据接收、数据分析存储、数据整理、数据查询、Web阅读、辅助工具。数据从串口读入，存入MicrosoftSQLServer数据库。程序通过ADOMicrosoftActiveXDataObject连接ODBCOpenDatabaseConnectivity访问SQL数据库。逐日凌晨，程序自动对前一天的数据进展维护，删除过期数据。效劳器使用IISInternetInformationService提供Web效劳，在ASPActiveServerPage中访问数据库，并通过图表组件，使用户可以在网页

7、上阅读到数据和数据图表。NT效劳器端系统构造分为三局部：数据库层，包括数据库SQLServer和数据访问组件ODBC、ADO;中间层，由假设干个COM对象组成，包括数据库访问对象、串口通讯对象和图表控件。应用层，包括数据接收程序界面和Web应用程序。应用层通过捆绑中间层组件来实现系统主要功能。3.数据定义与传输3.1.数据定义数据传输格式定义：采用文本的形式传输数据。每页数据分为25行，每行80个字符，每页中的数据项按一定次序排列，目前包括了174项数据。align=center表3.1每页数据例如/align每个字符由两个字节组成，第一个字节表示字符的ASCII码，第二个字节表示屏幕中字符的

8、颜色，表示数据状态，包括正常、警报、错误、运行、停顿等。每页长度为8000字节。3.2.数据传输与校验串口传输的比特率19200bps，1位奇校验，无停顿位。传输一页数据耗时80001+8/19200=3.75秒，远小于数据两分钟传输一次的间隔。在数据传输时，碰到以下情况之一，以为数据传输发生错误，抛弃数据页。1寄校验发现错误。2数据传输空闲15秒，但是一页数据尚未传输完毕。3一页数据中的关键行与设定值不符。关键行是数据页中相对固定的局部。下表中，下划线局部为关键行。align=center表3.2原始数表中的关键行/align以上三个步骤固然不能检测出所有的错误，但能检测出绝大多数错误。现场

9、运行说明，天天发生错误的页数大约是一至两页。4.数据库设计4.1.表的定义1工业数据表定义工业数据表有两类。一类记录了两分钟一次的天天的具体数据。另一类记录了天天的平均数据。两类表的构造是一样的。天天的具体数据存储在不同的表上，其表名为“Dyyyymmdd，其中“yyyy表示四位年份，“mm表示两位月份，“dd表示两位日期。逐日平均数据记录在同一个表“DailyData中。align=center表4.1数据表字段定义/align由于在每页中的数据可以按行和列来定位行：数据在该页中的行号;列：左边第一项数据为第0列，第二项数据为第1列，依此类推，数据字段命名为“AXXYY，表示的是第“XX列第

10、“YY行的数据。从“A0003到“A1522共320个数据，即在数据表中建立320个字段，目前仅使用其中的174个，以允许用户在DOS端组态软件中对数据项进展扩大。2辅助表的定义数据库系统中除了两类数据表之外，还需要一个辅助表来记录一些辅助数据。align=center表4.2辅助表子段定义/align字段“TableName的含义如下表：align=center表4.3字段TableName含义表/align4.2.索引索引是简单而有效的加快查询的方法。但是索引的建立会占用一定的存储空间，在插入删除数据时也会增加开销。所以索引不宜太多。数据表中使用了两个索引。一个是主键ID上的主键索引，主键

11、决定了数据在磁盘上的排列顺序，一般没有本质性的意义，但可以加快检索速度。由于时间经常被作为查询条件，所以在字段RecordTime上建立另一个索引，加速查询。4.3.数据库登录与权限本系统为数据库访问设置了两个登录帐户：完全访问帐户和只读访问帐户。完全访问帐户隶属于db_owner，具有数据库的完全访问权限。该帐户用于效劳器端的数据录入、整理和查询。该帐户可以设置为SQLServer登录或者WindowsNT登录验证。使用WindowsNT登陆验证时，Windows登录用户必须在SQLServer中拥有db_owner身份，一般是Administrator或者Administrators组成员

12、。只读访问帐户隶属于public，用于Web用户查询数据，用户不能更改数据库。该帐户一般设置为SQLServer登录验证。4.4.数据库容量估算具体数据每年新增记录数：2460/2365=262800;假定系统使用时间不超过十年，那么十年的逐日平均数据纪录数为：10365=3650;每条记录占用字节数各字段长度总和：4+8+3208=2560BSQL2000中每条记录的长度不超过8KB;数据库大约需要硬盘空间：2560262800+3650=682112000650MB。通过估算，数据存储大约需要650MB的容量，加上辅助表空间、索引空间、日志空间、数据库的必要冗余空间、那么至少为数据库留有2

13、3GB的磁盘空间。5.软件实现5.1.对象和控件对象和控件位于NT效劳器端系统的中间层。主要需要建立两个对象和一个控件：1数据接收对象：负责串口数据接收模块。align=center图5.1数据接收对象程序流程图/align2数据库访问对象：负责数据分析、存储和整理模块和数据项的讲明。align=center图5.2数据访问对象程序流程图/align3图表控件：在应用程序或者在网页中绘制折线图。5.2.接口设计系统接口包括：数据接收对象接口、数据访问对象接口、图表控件接口。align=center图5.3系统接口设计/align5.3.应用程序构造效劳器端的应用程序功能主要有以下模块：原始数据

14、页的显示、数据查询、运行控制包括数据接收控制和数据库连接控制和参数设置包括数据数据传输对象属性设置和数据访问对象的属性设置。应用程序的主要功能几乎完全由组件提供。5.4.Web应用程序设计在NT效劳器中启动IIS效劳，建立一个Web站点，在该站点下建立数据查询页default.asp。数据查询页面需要以下参数：align=center表5.1查询页面参数/align输出数据：在页面上显示查询结果，包括数据表和数据折线图。align=center图5.4查询页程序流程图/align6.工程总结本设计采用了一个串口连接，连接了一台DOS工作站和一台NT效劳器，进而实现了从ELIN-BUS网络到以太网的数据传输。在NT效劳器上建立数据库，程序自动对数据进展分析整理，并在Web上发布数据。在数据传输的设计中，对于不同的工业网结点可以采用不同的数据收集发送方式，这里采用了文本传输方式，固然降低了数据传输效率，但是有利于数据项的扩展。1（SQLServer开发指南）：美AshRofail、美PaulR.Allen著，电子工业出版社，2000;2（TCP/IP详解）：美W.RichardStevens著，北京大学出版社，1999;3（COM与COM+从入门到精通）：美JosephJ.Bambra、美YasserShohoud著，电子工业出版社。