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遠(yuǎn)程通信技術(shù)在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用
遠(yuǎn)程通信技術(shù)在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用
在工業(yè)生產(chǎn)過程中,，通常要求計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的采集、遠(yuǎn)程傳輸、處理及儲(chǔ)存等工作,。然而,，目前有些工業(yè)控制機(jī)系統(tǒng)或集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)不具備遠(yuǎn)程通信的功能。因此,，對(duì)于遠(yuǎn)在幾十公里以外的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)（如油田采油,、集輸過程），難于達(dá)到領(lǐng)導(dǎo)管理層可視現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)狀況進(jìn)行決策的現(xiàn)代化生產(chǎn)水平,。其主要原因有：①從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)電纜至信息管理中心,，造價(jià)太高；②由于遠(yuǎn)程通信涉及到上,、下位機(jī)通信協(xié)議的設(shè)置,、傳輸線路的連接及故障的檢測(cè)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)文件的產(chǎn)生與傳送及保存,、刪除等,，要求計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件具有高可靠性和堅(jiān)固性，否則在數(shù)據(jù)傳輸過程中主機(jī)易出故障而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰,。
一、遠(yuǎn)程通信的基本內(nèi)容
基于上述原因,，本文利用調(diào)制解調(diào)器和電話線構(gòu)成撥號(hào)網(wǎng)絡(luò),，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信功能的基本硬件條件（如圖1所示）。然而,，在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送與處理過程中,，應(yīng)該考慮到以下幾個(gè)方面：
圖1 上、下微機(jī)遠(yuǎn)程通信示意圖
（1）下位機(jī)（生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的計(jì)算機(jī)）需定時(shí)產(chǎn)生1個(gè)檢測(cè),、控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)參數(shù)的數(shù)據(jù)文本文件,，并經(jīng)過一段時(shí)間（如30s）將用新產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件覆蓋舊的文件；
（2）遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送軟件應(yīng)根據(jù)要求定時(shí)累加和保存下位機(jī)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件,，在確定傳輸成功后,，刪除舊文件，以避免數(shù)據(jù)丟失,、重疊或占用大量的存儲(chǔ)空間,；
（3）上位機(jī)（廠部信息中心的計(jì)算機(jī)）與下位機(jī)都安裝調(diào)制解調(diào)器，通過調(diào)制解調(diào)器將累加的數(shù)據(jù)文件定時(shí)地從下位機(jī)上載至上位機(jī),。上位機(jī)是管理層局域網(wǎng)的1個(gè)服務(wù)器,，裝有Windows NT Server網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)；
（4）文件傳送到上位機(jī)時(shí),，能自動(dòng)累加在上次傳送的文件之后,，以供數(shù)據(jù)庫管理軟件讀取和處理；
（5）在文件傳輸過程中,，能檢測(cè)傳送線路連接是否正常,，并將檢測(cè)信息顯示在主窗體的界面上,。如果出現(xiàn)問題必須能馬上斷開連接，準(zhǔn)備累加文件和等待下一次撥號(hào)連接,；
（6）文件傳輸軟件與系統(tǒng)監(jiān)控軟件同時(shí)在Windows95下運(yùn)行,。因此，在文件傳輸過程中,，不能影響系統(tǒng)監(jiān)控程序的正常運(yùn)行,；
（7）上位機(jī)數(shù)據(jù)庫（遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫）應(yīng)能自動(dòng)打開傳送文件，輸入并保存數(shù)據(jù)文件,，以供工程師和管理人員隨時(shí)查閱,；
（8）上位機(jī)管理系統(tǒng)應(yīng)能對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理并維護(hù)數(shù)據(jù)庫各種功能的實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)以上對(duì)文件傳輸軟件的要求,，本文采用Visual Basic可視化編程語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì),，并利用VB中的ActiveX控件，通過撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程主機(jī)實(shí)現(xiàn)連接,，由FTP文件傳輸協(xié)議進(jìn)行文件的上載,。對(duì)上位機(jī)數(shù)據(jù)庫管理軟件，采用可視化編程語言Delphi4．0編寫,，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送及數(shù)據(jù)庫建立與管理技術(shù)的應(yīng)用,。
二、文件傳輸軟件設(shè)計(jì)方案的確定
1,、程序設(shè)計(jì)的基本思想
利用VB下的Internet Transfer控件進(jìn)行文件傳輸,。在程序中，通過撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)撥號(hào)連接到上位機(jī)服務(wù)器并登錄網(wǎng)絡(luò),。在上位機(jī)的Windows NT操作系統(tǒng)中安裝FTP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器程序來接收下位機(jī)的FTP服務(wù)請(qǐng)求,，由下位機(jī)控制上載整個(gè)文件，文件的傳送是在相關(guān)的FTP協(xié)議控制下實(shí)現(xiàn)的,，安全性,、準(zhǔn)確性比較高。用FTP的SEND命令,，當(dāng)文件傳送到服務(wù)器時(shí)會(huì)自動(dòng)累加到文件結(jié)尾處,。因此，程序設(shè)計(jì)的基本思路是：
（1）利用VB的集成開發(fā)環(huán)境與其豐富的“可視化”控件完成應(yīng)用程序中Windows風(fēng)格的界面,；
（2）利用Mscomm控件進(jìn)行撥號(hào)連接,；
（3）利用Internet Transfer控件進(jìn)行文件傳輸；
（4）定時(shí)傳送,、定時(shí)累加文件的功能用VB的定時(shí)器Timer控件實(shí)現(xiàn),。
2、建立FTP文件傳輸協(xié)議的連接
在使用FTP協(xié)議時(shí)，首先要建立起控制連接,。這就要用到服務(wù)器的*端口號(hào)21,，客戶控制進(jìn)程在本地申請(qǐng)得到1個(gè)隨機(jī)分配的本地端口，用此端口號(hào)就可以和服務(wù)器的*端口號(hào)21建立一個(gè)相關(guān)（一個(gè)相關(guān)包括5項(xiàng)內(nèi)容：協(xié)議,、本地地址,、本地端口、遠(yuǎn)地地址,、遠(yuǎn)地端口）,。這樣就建立了控制連接。由于建立數(shù)據(jù)連接要由服務(wù)器提出申請(qǐng),，但是在控制連接的條件下客戶機(jī)發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求的命令時(shí)服務(wù)器才會(huì)發(fā)出這個(gè)申請(qǐng),。服務(wù)器收到來自客戶機(jī)控制進(jìn)程的數(shù)據(jù)請(qǐng)求命令后，首先生成1個(gè)傳輸子程序,。傳輸子程序再去申請(qǐng)1個(gè)端口號(hào)形成自己的半相關(guān),，這個(gè)端口號(hào)一般使用保留斷口號(hào)20。此外,，因?yàn)檫€需要客戶機(jī)的半相關(guān)才能形成一個(gè)相關(guān),，而客戶機(jī)的半相關(guān)還是服務(wù)器傳輸進(jìn)程要申請(qǐng)建立數(shù)據(jù)連接的對(duì)象。這個(gè)半相關(guān)是從客戶控制進(jìn)程那里得來的,。這是由于服務(wù)器數(shù)據(jù)傳輸子程序已經(jīng)申請(qǐng)了1個(gè)新端口,，客戶機(jī)傳輸進(jìn)程就不需要申請(qǐng)新的端口了。服務(wù)器傳輸進(jìn)程就利用由控制進(jìn)程轉(zhuǎn)過來的客戶地址和端口建立起一個(gè)相關(guān),，從而具備了向客戶機(jī)申請(qǐng)數(shù)據(jù)連接的條件。因此,，客戶機(jī)的“協(xié)議,、地址、端口號(hào)”這一半相關(guān),，分別和服務(wù)器的控制端口,、傳輸形成的二個(gè)半相關(guān)成了二個(gè)*不同的相關(guān)，用以建立控制連接和數(shù)據(jù)連接,。這個(gè)過程和相關(guān)的形成如圖2所示,。
圖2 FTP二個(gè)連接及二個(gè)半相關(guān)
三、遠(yuǎn)程文件傳輸程序的設(shè)計(jì)
1,、創(chuàng)建應(yīng)用程序的窗體
窗體是VB應(yīng)用程序的1個(gè)基本平臺(tái),，幾乎所有的控件都要添加在窗體上，而大多數(shù)的應(yīng)用程序也是從窗體開始的,。本程序由3個(gè)窗體組成：主窗體（mainform）,、屬性設(shè)置窗體（frmproperties）和傳送過程窗體（frmcancel）。在創(chuàng)建VB的新工程時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)在工程中添加1個(gè)窗體Form1,。改變Form1的“名稱”屬性為“mainform”,，將它作為程序的主窗體。利用窗體編輯器和屬性編輯器對(duì)窗體的屬性進(jìn)行更改以確定窗體的狀態(tài)與行為,。
為實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的各種功能,，要在窗體上添加各種控件。主窗體如圖3所示,。
圖3 主窗體界面
添加的主要控件有：SSTab控件：命令按鈕控件（CommandButton）,、文本框控件（TextBox）、選擇鈕控件（OptionButton）,、狀態(tài)條控件（StatusBar）,、定時(shí)器控件（Timer）、串行通信控件（Mscomm）,、網(wǎng)絡(luò)傳輸控件（Internet Transfer）,。
傳輸過程窗體較簡單，只有1個(gè)文本控件來顯示提示,，還有1個(gè)用來中斷本次傳輸過程的按鈕,。
2、程序中主要控件的使用
（1）定時(shí)器的應(yīng)用
每個(gè)定時(shí)器都必須依附在窗體上,，但是它在運(yùn)行時(shí)是不可見的,。定時(shí)器最主要的二個(gè)屬性是Enabled和Interval。在“遠(yuǎn)程文件傳輸程序”中,，由于要完成“自動(dòng)文件傳輸”的功能,，總共用了6個(gè)定時(shí)器。它們?cè)诔绦蛑械淖饔萌缦拢?/p>
定時(shí)器StandardTimer被設(shè)置成1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)時(shí)器,，Interval屬性設(shè)置為60000ms,，即標(biāo)準(zhǔn)的1min。由于定時(shí)器的時(shí)間間隔最多為65535ms,，而程序中文件的累加,、自動(dòng)撥號(hào)、自動(dòng)登錄傳送等功能均在分鐘級(jí)以上,，所以在StandardTimer的Timer事件中再設(shè)置1個(gè)分鐘計(jì)數(shù)器——全局變量Minutes,。每次StandardTimer產(chǎn)生Timer事件時(shí)，處理Minutes自加,，并根據(jù)要求啟動(dòng)文件的累加,、自動(dòng)撥號(hào)、自動(dòng)登錄傳送等定時(shí)開始的工作,。
（2）Mscomm控件
Mscomm控件提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)通信命令的使用界面,。使用它可以建立與串行端口的連接,，通過串行端口連接到其它通信設(shè)備（例如調(diào)制解調(diào)器），發(fā)出命令,，交換數(shù)據(jù),，并監(jiān)視和響應(yīng)串行連接中發(fā)生的事件和錯(cuò)誤。利用Mscomm控件控制調(diào)制解調(diào)器撥號(hào)連接上位機(jī)進(jìn)行通信,。
正確地設(shè)置屬性之后,，編寫OnComm事件的處理代碼是至關(guān)重要的。CommEvent屬性返回最近發(fā)生的通信事件和錯(cuò)誤的代碼值,。依據(jù)不同的CommEvent屬性值進(jìn)行不同的處理,。主要的處理如下：
當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，無論是手動(dòng)還是自動(dòng)傳送狀態(tài),，都要進(jìn)行以下幾步操作：①顯示錯(cuò)誤信息,；②斷開Internet控件的FTP連接（Intel．Close）；③向端口輸出掛線命令“ATH0”（Mscomm1．OutPut＝“ATH0”）,；④設(shè)PortOpen屬性為False,，關(guān)閉端口（Mscomm1．PortOpen＝“False”）；⑤等待下一次的撥號(hào),。
當(dāng)自動(dòng)撥號(hào)成功連接時(shí)（在接收的字符中檢測(cè)到連接成功的回報(bào)碼）,，啟動(dòng)自動(dòng)傳送定時(shí)器AutoSendTimer，準(zhǔn)備建立網(wǎng)絡(luò)的FTP連接,。
（3）Internet Transfer控件
Internet Transfer控件支持超文本傳輸協(xié)議（HTTP）和文件傳輸協(xié)議（FTP）,，它們是Internet網(wǎng)上使用二種協(xié)議。使用HTTP協(xié)議,，可以連接信息網(wǎng)（World Wide Web）服務(wù)器,，以檢索HTML文檔。使用FTP協(xié)議可以在FTP服務(wù)器上登錄,，以下載和加載文件,。在此，利用文件傳輸協(xié)議FTP 來上載文件,，并完成以下幾方面的工作：①設(shè)置控件的屬性,；②在程序中用Execute方法來執(zhí)行對(duì)遠(yuǎn)程服務(wù)器的請(qǐng)求,；③在StateChanged事件中,，處理連接中的狀態(tài)和錯(cuò)誤，當(dāng)返回值為12時(shí),，說明文件上載成功,，在自動(dòng)和手動(dòng)傳送二種不同情況下，各自進(jìn)行不同的處理,，也存在相同的任務(wù),，如刪除下位機(jī)上用于傳送的舊文件,，準(zhǔn)備累加新的數(shù)據(jù)文件；關(guān)閉FTP文件服務(wù)的連接和串行接口,。
3,、遠(yuǎn)程文件傳輸軟件的主要功能
（1）該軟件在Windows95下，與系統(tǒng)監(jiān)控軟件同時(shí)運(yùn)行,，定時(shí)自動(dòng)撥號(hào)連接和自動(dòng)傳送文件,。
（2）可進(jìn)行自動(dòng)和手動(dòng)二種方式的文件傳輸。在數(shù)據(jù)文件的傳送過程中,，從主窗體上可顯示狀態(tài)信息,；
（3）單擊主窗體的“端口設(shè)置”按鈕會(huì)彈出“屬性”窗體，用戶可以對(duì)串行端口的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,；
（4）可按用戶的要求定時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)文件的累加和傳送,；
（5）主窗體上，用戶可以對(duì)如下內(nèi)容進(jìn)行輸入設(shè)置,，即：①自動(dòng)和手動(dòng)的選擇,；②服務(wù)器IP地址；③被傳送的文件路徑,；④傳送時(shí)間間隔（用1個(gè)全局變量來保存）
（6）對(duì)上述用戶的設(shè)置（包括對(duì)串行端口的設(shè)置）,，每當(dāng)用戶重新設(shè)置時(shí)，程序都用注冊(cè)表操作函數(shù)SaveSetting將它們保存在Windows操作系統(tǒng)的注冊(cè)表中,。在下一次使用應(yīng)用程序時(shí),，主窗體載入引發(fā)的Form＿load事件中，用注冊(cè)表操作函數(shù)GetSetting將存儲(chǔ)的值取回,，恢復(fù)用戶上次結(jié)束應(yīng)用程序前的設(shè)置值,。
四、Delphi數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)
利用Delphi的客戶/服務(wù)器功能,，可以在本地?cái)?shù)據(jù)庫上或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上開發(fā)客戶/服務(wù)器模式的應(yīng)用程序,。Delphi的一個(gè)強(qiáng)有力的功能是可以將基于本地桌面數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應(yīng)用程序很容易地修改成客戶/服務(wù)器模式的應(yīng)用。1個(gè)Delphi數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序訪問的是本地?cái)?shù)據(jù)庫還是遠(yuǎn)程SQL數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫,，這對(duì)于最終用戶是*透明的,，即數(shù)據(jù)庫的物理位置對(duì)最終用戶是透明的。當(dāng)數(shù)據(jù)庫的物理位置發(fā)生變化時(shí),，用戶界面不必隨之變化,。
1、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫的程序設(shè)計(jì)
程序要求建立服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫,，自動(dòng)輸入現(xiàn)場(chǎng)上傳的數(shù)據(jù),，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理、保存,、修改及查詢功能,。程序調(diào)用Delphi4．0中的可視組件,，并使用Object Pascal編寫程序代碼。
程序分為3個(gè)模塊：程序主窗體,、數(shù)據(jù)的自動(dòng)插入及文件刪除和數(shù)據(jù)查詢,。主窗體（mainform）起到樞紐的作用，既可以觀察數(shù)據(jù)庫的狀態(tài),，又可以調(diào)用另2個(gè)模塊,。數(shù)據(jù)的自動(dòng)輸入及文件刪除模塊（form3）為最主要的模塊，它實(shí)現(xiàn)了文本文件的自動(dòng)打開和輸入,、多組數(shù)據(jù)的輸入,、文本文件的刪除和數(shù)據(jù)庫的編輯與儲(chǔ)存。查詢模塊（Form1）提供了查詢功能,，在編輯框內(nèi)輸入格式的日期就可以顯示該時(shí)間所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù),。程序流程圖如圖4所示。
圖4 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫程序框圖
2,、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序主窗體
程序的主窗體實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的顯示以及調(diào)用數(shù)據(jù)輸入和查詢模塊,。它是由3個(gè)TSpeedButton、TDatasource,、TTable和TDBGrid組成,，如圖5所示。
圖5 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序主窗體
3,、讀入文本文件中的數(shù)據(jù)及舊文件的刪除
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)文本文件中數(shù)據(jù)的讀入功能,，使用Dialogs標(biāo)簽頁中的TOpendialog組件，并設(shè)置它的默認(rèn)目錄為C:\bishe,。同時(shí),，在窗體中放上2個(gè)TMemo組件和幾個(gè)TSpeedButton組件，把TMemo的屬性“lines”設(shè)置為空,。
（1）數(shù)據(jù)的插入,、修改及刪除
在窗體上放上TDBNavigator及19個(gè)TDBEdit控件，并設(shè)置TDBNavigator和TDBEidt的Datasource屬性為MainForm．Datasourcel,，設(shè)置TDBEidt的DataField屬性為相應(yīng)的字段名,。其功能實(shí)現(xiàn)如圖6所示。
圖6 數(shù)據(jù)讀入,、保存及文件刪除示意圖
（2）查詢功能的實(shí)現(xiàn)
由于數(shù)據(jù)庫預(yù)設(shè)的主鍵為“時(shí)間”,，所以，通過輸入對(duì)比主鍵（時(shí)間）的值,，聯(lián)合使用Findkey和Gotonearest方法,，可以實(shí)現(xiàn)查詢功能,。程序運(yùn)行過程如圖7所示,。
圖7 數(shù)據(jù)查詢功能示意圖
（3）程序的擴(kuò)充修改
首先,，在Delphi的Object Inspector中打開Bishe工程。修改所有Database Name,、Table Name屬性為空,，且Active屬性為false。然后,，打開Database Desktop,，打開名為Bishe的表格。使用Restructure修改表格,，添加字段名,、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)長度,。存儲(chǔ)后退出,。
在Form1和Form3中添加相應(yīng)數(shù)目的TDBEidt，并仿照原來的屬性修改,，同時(shí),，修改所有Database Name的屬性為DefaultDD，Table Name屬性為Bishe,，且Active屬性為true,。在Form3的原代碼中添入代碼：DBEidti．text＝Memol．lines［1］；
五,、結(jié)束語
在工業(yè)生產(chǎn)過程中,，對(duì)于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)與管理層之間相距較遠(yuǎn)的情況，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送技術(shù)的應(yīng)用具有十分重要的意義,。本文對(duì)上,、下位機(jī)進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的設(shè)定并配置調(diào)制解調(diào)器，利用電話線構(gòu)成計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)撥號(hào)網(wǎng)絡(luò),。采用VB語言編制傳輸軟件,，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送。上位機(jī)采用DELPHI4．0語言編程,，數(shù)據(jù)庫采用PARADOX格式,，具有可修改、可擴(kuò)充功能,。該軟件實(shí)現(xiàn)了文本文件中的多組數(shù)據(jù)自動(dòng)讀入,、數(shù)據(jù)格式化、數(shù)據(jù)自動(dòng)寫入數(shù)據(jù)庫的功能,，并可對(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)自動(dòng)查詢以及對(duì)舊文本文件進(jìn)行刪除,。由于考慮到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用情況，該軟件具有較高的可靠性和堅(jiān)固性,。本文將其應(yīng)用在油田聯(lián)合站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中,，將現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過程的檢測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)地上報(bào)管理層,，使廠部領(lǐng)導(dǎo)迅速掌握生產(chǎn)情況并進(jìn)行合理的決策，為實(shí)現(xiàn)油田生產(chǎn)自動(dòng)化管理做了必要的準(zhǔn)備,。
該軟件可適用于奔騰以上的PC機(jī)及服務(wù)器,，操作系統(tǒng)為Windows95/98/NT的環(huán)境。