嵌入式Internet技术在工业监控系统中的应用

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嵌入式#$%&’$&%技术在工业监控系统中的应用

张国德

辽宁L本溪冶金高等专科学校自控系，

本溪

++M\"))N

摘要：97/-07-/技术使嵌入式设备的远程控制和管理方式发生了改变。嵌入式;-<服务器的应用为管理、控制和监测各种各样的设备提供了很好的方法。介绍了一种基于嵌入式

97/-07-/技术的工业监控系统设计及实现。

关键词：嵌入式系统；97/-07-/；;-<服务器中图分类号：文献标识码：>O*P*’!Q

文章编号：（)\"\"*）+\"\"+R+*P\"++R\"\"!PR\"*

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!

前

言

嵌入式;-<服务器通过@A9（@%66%7A2/-B2C97D公共网关接口和其它方法，可以在=>3?文/-0E2.-）

件中插入运行代码，供FG3读写数据。=>3?页面内容一般通过存储在FH3中的压缩文件，由快速运行的代码动态产生的。可以利用I2:2、I2:2J.01K/4等技术在客户端产生应用代码，而在服务器端只发布网页，从而减少服务器端的代码和容量，达到提高服务器性能的目的。嵌入式;-<服务器系统模型如图+所示。

由于97/-07-/技术的渗透，嵌入式系统正变得越来越智能并具有越来越多的网络友好特性；;-<技术的飞速发展，给嵌入式系统进入97/-07-/提供了绝佳的途径。在现场仪表和工业设备层应用嵌入式技术是工业监控系统的发展趋势。与现场总线技术相比，嵌入式技术不仅为开发者提供了大量的工具和函数库，而且减少了传统的客户端，减少了二次开发的工作量；而把嵌入式技术和97/-07-/技术结合起来，使得整个工控网络易于和97/-07-/实现无缝连接；现在多数工业控制网络是通过专用线路进行数据通信，其通信介质、通信协议都是专用的，而97/-07-/技术的渗透使嵌入式设备的远程控制和管理方式都有了改变，不再需要专用的通信线路，传输的信息也不再局限于数据信息。;-<技术的发展、通信协议的公开、使=>3?语言的标准统一性，得只要在嵌入式设备中有一个微型服务器，通过用任意一种;-<浏览器，用户就可以监控现场数据和设备。

\"嵌入式应用接口技术图+嵌入式;-<服务器系统模型

R!PR

总第!\"卷第!##期电测与仪表$%&’!\"(%’!##(%:’)\"\"*

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嵌入式;-<服务器设计中的一个核心问题是信息的传递。有多种方式可以采用，如元命令方式，

开发软件包就可以方便地开发出带有;-<服务器功能的智能仪表。

=>3?和@A9脚本等。还可通过填写表格对一个嵌入式应用提交数据给;-<服务器，服务器通过运行

普通的;-<服务器能够一个@A9脚本来处理信息。

简单地调度单一进程来运行@A9脚本，而嵌入式

\"系统开发语言

@语言作为一种通用的高级语言，大幅度提高

了嵌入式系统的开发效率。@语言便于移植和修改，有利于产品的升级和继承。区别于一般计算机中的

;-<服务器则取决于是否有一个实时操作系统（B>CD）。由于嵌入式服务器的特点决定了其在实现@语言编译器，嵌入式系统中的@语言编译器要专

门进行优化，以提高编译效率。但@编译器与汇编时必须解决如下几个问题。+是处理器所能处理的

事务量的多少，一个选择的服务器应该能处理最大期望的用户请求数量和数据传输。)是有多少用户使用，为了解决潜在的连接冲突，应用程序必须管理用户的相关资源。*是设备所需资源。!是服务器的应用接口形式，在单一线程系统中，可以直接使用@A9函数来进行。

!系统组成和功能

采用B@3)+\"\"开发的系统结构如图)所示。

系统包括;-<浏览器、具有97/-07-/功能的现场节点。用户通过;-<浏览器，

利用E2:2FGG&-/和E2H:2I-274组件技术监控实时数据，

现场节点包括传感器、执行机构和其他智能仪表，控制器可以通过BDJ!K#、

开关量、模拟信号和仪表相连。现场节点嵌入美国LM;CB?N公司的B@3)+\"\"系列嵌入式开发系统。该产品核心由K位微处理器硬件和嵌入式软件构成，片内资源相对较少，相应的软件完全可以完成所需的网络通信和控制功能。B@3)+\"\"开发板由#$直流供电，

温度范围为M!\"OPQ\"R，湿度可达到#OS#TB=，非常适合应用于工业控制环境。它集成了速度达*\"3=U的B2<<1/)\"\"\"微处理器、#+)V

W&24XBF3、#+)VDBF3和BEM!#以太网接口。具有#个K位并行口，可分别用于和以太网卡控制芯片、BD!K#、BD)*)串行口进行数据通信。在开发过程中，把应用程序放在W&24XBF3中，需要经常修改的参数和实时数据放在DBF3里，带有9YC采集

的硬件线路和总线相连，利用该公司的NZ7261.@

图)

系统结构图

M#\"M

语言工具相比的#[)\"T的效率差别，完全可以由现

代微控制器的高速度、大存储器以及产品开发周期短的优势来弥补。在嵌入式开发中采用高级语言，使得硬件开发和软件开发可以分工，从事嵌入式软件开发不必精通系统硬件和相应汇编语言指令集。系统设计采用NZ7261.@配套开发语言，就可以完成网络通讯和控制管理功能。NZ7261.@是一种嵌入式软件开发语言，符合F(D9@标准，提供了编译、调试、仿真和程序加载功能。它的语言和函数都是为嵌入式系统开发而设计的，方便地支持对9YC口的操作，在一个程序内支持多进程，支持中断服务和汇编语言的嵌入等。此外，该语言还有一系列函数支持嵌入式系统、串口通讯和网络操作，支持包括>@\\Y9\\在内的多种网络传输协议，支持@A9，可以方便地对硬件进行操作，可以直接读写9YC口，或通过串行通讯取得数据，数据放在指定的文件中供E2:2FGG&-/访问。利用其提供>@\\Y9\\开发包可与服务器进行可靠的通讯。

#系统嵌入式$%&服务器的实现

系统嵌入式;-<服务器通过@A9程序来获取

用户的请求、查询条件，使用=>3?方式描述结果并直接回送到客户端的浏览器上。通过使用E2:2

FGG&-/技术实现客户端更为友好的显示模式并同时

提供实时数据。E2:2语言本来是为设备独立的嵌入式系统设计的，2GG&-/是E2:2语言的小应用程序，它可以在所有的E2:2平台运行。通过E2:2的FGG&-/

类库，可以灵活方便地定义2GG&-/的方法及属性。

@A9是;-<服务器在调用外部程序时的接口规范协议，通过@A9和=>3?W%06机制就可以得到用户的输入信息。利用NZ7261.@，通过结构=>>\\HD\\,@MW](@>9C(将每一个@A9请求和特定的用户

自定义函数联系起来。通过自定义函数调用系统的

.^1M4-7_4/017^函数动态生成开关量输入输出、

模拟量输入输出、\\9N模块配置、

实时趋势图及实时报警总第!\"卷第!##期电测与仪表$%&’!\"(%’!##(%:’)\"\"*

)\"\"*年第++期,&-./01.2&3-2450-6-7/8974/056-7/2/1%7

等页面。

通过嵌在发送到客户端的;<3=语言里并在客户端执行的>2:2?@@&-/程序访问现场节点文件，刷新实时数据，这样，可以在网页上提供高质量画面。>2:2?@@&-/的类文件放在A&24BC?3里，设备断电后不会丢失。编译好之后，加载到设备文件系统中。通过文件物理地址可以方便地访问该文件；而实时采集的数据要以文件形式放在DC?3里，供

制中。嵌入式F-G服务器还有许多问题需要解决。美国HIFJC=K公司的CL3)+\"\"系列嵌入式开发系统是一种具有很高性价比的嵌入式开发系统。利用该系列产品开发的工业监控系统是远程监控系统很好的选择方案。

参

考

文

献：

［+］张晶等’嵌入式系统概述M>N’电测与仪表O)\"\")P!Q’

［)］;’3’K-1/-&’>2:2语言程序设计大全M3N’机械工业出版社，+RRS’［*］王锦标’过程计算机控制M3N’清华大学出版社，+RR)’［!］许汝峰’*)位系统编程M3N’中国电力出版社，)\"\"+’作者简介：

张国德（+RS\"I），男，硕士。主要从事测控技+RR+年毕业于东北大学，术及计算机应用领域的教学及科研工作。

收稿日期：)\"\"*I\"TI\"S

?@@&-/访问。先用E2&&%.函数分配一段内存地址，

然后用系统提供的专门函数将文件名和地址联系起来，通过访问内存的方式对文件进行读写，这样会极大地提高文件访问速度，增加实时性。

!结束语

随着各种软硬件技术的不断发展，嵌入式技术

（马甲军编发）

与97/-07-/技术的结合会越来越多地应用到工业控（上接第+!页）点对点链路的建立到（上接第))页）如图)所示的<形等值网络。在低频频段对精度影响最大的是铁心材料的励磁电流

!\"。为降低其影响，选用+>SS?型高磁导率（!1!

坡莫合金，并采用组合铁心和补偿绕组，总+\"\"\"\"\"）

绕组漏感和分布电体尺寸为\"+\"\"_Y\"。在高频段，

容则成为影响精度的主要因素。在一般情况下，加大铁心截面积和增加安匝数可以降低励磁电流，有利于低频段的精度，但这又会导致绕组漏感和分布电容的增加，必须在他们之间作出折衷选择。此外，分段交叉绕制也是行之有效的办法。

!结束语

该款“四表合一”型抄表集中器的研制成功，不

仅为自动抄表服务提供了一款可靠、实用且廉价的产品，而更重要的是，它为提高城市智能化居民住宅小区能源耗用情况管理和收费的透明度等提供了积极有效的手段。此外，这款四表集中器也可应用于其他类型仪器仪表测得数据信息的集中采集与远程传输，且能根据不同地域特征和实际条件等方便地与其他通讯技术条件相结合，共同构建各具特色的自动抄表系统。

参

M+N+RR#’

M)NU9L+TAWW)

K2/2DB--/MHN’XXX’31.0%.B1@’.%6’

M*NDSY\"+?;20ZX20-D@-.1[1.2/1%7U0-&161720\\C-:141%7+’\"MHN’D-1]%974/056-7/497.’)\"\")’M!N

孟浩文等’

!结束语

户们两年的实际使用证明，它的工作稳定可靠，操作方便，获得良好效果。

本电流源由于受到某些限制，只能利用一台升流器和一台采样互感器来覆盖整个!#;ab+\"];a频段。作为改进，如果将升流器和互感器采用多级分段，则将可以输出更大的电流或更高的频率。

参

M+N（Y）’

考文献：

曾志民编著’调制解调器原理及其应用M3N’人民邮电出版社，

考文献：

DSY\"\"?在实现测控设备网络通信功能方面的应用

李之彬’N’电测与仪表，)\"\")

（+\"）［>］’电测与仪表，)\"\"+’第一作者简介：

丁艺（+RST^），女，清华大学电机系硕士研究生，主要从事电能表和自动抄表技术的研究。

收稿日期：)\"\"*I\"#I\")

+RTSPSQ’M)N梁福成等’高稳定度功率电源M>N’电测与仪表，

（+）M*N李之彬’一种音频#\"\"$?测试电源M>N’电测与仪表，+RR#’作者简介：

李之彬，男，研究员，+RY!年毕业于哈尔滨工业大学电气测量技术专业，现工作于中国计量科学研究院电磁处，主要研究电气参数、电气安全和磁性材料的计量测试。

收稿日期：)\"\"*^\"S^+\"

（郭松林编发）

（刘家新编发）

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