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(guò)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(guò)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?gòu)纳a(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(xiàn)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(guò)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(huà)線(xiàn)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(guò)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(guò)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(guò)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(kù)管理軟件讀取和處理；

（5）在文件傳輸過(guò)程中，能檢測(cè)傳送線(xiàn)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(wèn)題必須能馬上斷開(kāi)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(guò)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(kù)（遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)）應(yīng)能自動(dòng)打開(kāi)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(kù)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(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，并利用VB中的ActiveX控件，通過(guò)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(kù)管理軟件，采用可視化編程語(yǔ)言Delphi4．0編寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送及數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)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(lái)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(kāi)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(hù)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(hù)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(lái)自客戶(hù)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(hù)機(jī)的半相關(guān)才能形成一個(gè)相關(guān)，而客戶(hù)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(hù)控制進(jìn)程那里得來(lái)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(hù)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(guò)來(lái)的客戶(hù)地址和端口建立起一個(gè)相關(guān)，從而具備了向客戶(hù)機(jī)申請(qǐng)數(shù)據(jù)連接的條件。因此，客戶(hù)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(guò)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(kāi)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(guò)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(chēng)”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(guò)程窗體較簡(jiǎn)單，只有1個(gè)文本控件來(lái)顯示提示，還有1個(gè)用來(lái)中斷本次傳輸過(guò)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(jiàn)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(kāi)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(guò)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(xiě)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(wú)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(kāi)Internet控件的FTP連接（Intel．Close）；③向端口輸出掛線(xiàn)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(lái)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(lái)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(shuō)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(guò)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(hù)可以對(duì)串行端口的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；

（4）可按用戶(hù)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(hù)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(lái)保存）

（6）對(duì)上述用戶(hù)的設(shè)置（包括對(duì)串行端口的設(shè)置），每當(dāng)用戶(hù)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(hù)上次結(jié)束應(yīng)用程序前的設(shè)置值。

四、Delphi數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)

利用Delphi的客戶(hù)/服務(wù)器功能，可以在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)上或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上開(kāi)發(fā)客戶(hù)/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(kù)系統(tǒng)的應(yīng)用程序很容易地修改成客戶(hù)/服務(wù)器模式的應(yīng)用。1個(gè)Delphi數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序訪(fǎng)問(wèn)的是本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)還是遠(yuǎn)程SQL數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫(kù)，這對(duì)于最終用戶(hù)是*透明的，即數(shù)據(jù)庫(kù)的物理位置對(duì)最終用戶(hù)是透明的。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的物理位置發(fā)生變化時(shí)，用戶(hù)界面不必隨之變化。

1、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)的程序設(shè)計(jì)

程序要求建立服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)，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(xún)功能。程序調(diào)用Delphi4．0中的可視組件，并使用Object Pascal編寫(xiě)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(xún)。主窗體（mainform）起到樞紐的作用，既可以觀察數(shù)據(jù)庫(kù)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(kāi)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(kù)的編輯與儲(chǔ)存。查詢(xún)模塊（Form1）提供了查詢(xún)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(kù)程序框圖

2、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序主窗體

程序的主窗體實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的顯示以及調(diào)用數(shù)據(jù)輸入和查詢(xún)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(kù)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(yè)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(xún)功能的實(shí)現(xiàn)

由于數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)設(shè)的主鍵為“時(shí)間”，所以，通過(guò)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(xún)功能。程序運(yùn)行過(guò)程如圖7所示。

圖7 數(shù)據(jù)查詢(xún)功能示意圖

（3）程序的擴(kuò)充修改

首先，在Delphi的Object Inspector中打開(kāi)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(kāi)Database Desktop，打開(kāi)名為Bishe的表格。使用Restructure修改表格，添加字段名、數(shù)據(jù)類(lèi)型、數(shù)據(jù)長(zhǎng)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(lái)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(yǔ)

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(huà)線(xiàn)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(yǔ)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(yǔ)言編程，數(shù)據(jù)庫(kù)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(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)的功能，并可對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)自動(dòng)查詢(xún)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(guò)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。