基于现场总线的嵌入式远程监控系统设计

2 系统结构简介
2．1 系统设计方案
系统的整个结构框图如图1所示。在生产车间将整个设备通过FCS系统连接组网，形成统一的设备层，其组网方式是RS 485工业总线。中间件为嵌入式系统，通过驱动ARM板上的RS 485接口，实现与下层设备的相互通信。同时，在嵌入式系统中嵌入小型Web服务器用以实现对下层数据的接收与读取。
系统的上层设计了可以与Internet直接相连的网络接口，能够将系统直接挂接入Internet信息网。只要给嵌入式操作系统分配一个IP地址，不用为每个生产设备在接入网络之后都分配一个IP地址，整个底层设备统一由CGI编程采用自己设定的地址识别各个硬件设备，这样就大大节约了IP地址的使用。
远程客户端，只要能够上网，就可以授权用户通过IP地址登录到该系统，监控整个生产过程和设备的相关信息。同时该系统还提供了一个接口，用以生产现场的监控，可让一线员工在现场直观地了解和记录有关的生产信息。

2．2 系统方案分析
该方案的远程监控系统结构是采用B／S模式，相对于传统的C／S模式结构而言，三层的B／S体系结构是把原来在客户机一侧的应用程序模块与显示功能分开，将它放到Web服务器上单独组成一层，客户机上只需通过单一的浏览器，这样就可以把负荷均衡的分配给Web服务器，客户机上的压力大大减轻。B／S结构主要是利用不断成熟的Web浏览器技术，结合浏览器的多种编程语言和Web技术，用通用的浏览器就实现了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本。
整个系统是在嵌入式系统中移植入实时的嵌入式Linux操作系统，并安装了Web服务器，充当中间件的功能。底层控制网络通过RS 485总线组网后，以RS 485总线接入系统的硬件端，将所采集的数据和相关信息放入到Linux Web服务器中，使得嵌入式设备与底层设备能互相通信。由于在一些环境恶劣的工业生产现场，并不适合用PC机作服务器，采用ARM等系列嵌入式系统具有功耗低，稳定性好，可靠性高等特点。

3 系统的硬件平台
该系统对车间浸油罐进行数据采集和远程监控，所选择的嵌入式微处理器必须能够在所生产的环境中进行可靠的工作。这里所讨论的嵌入式远程监控系统所选择的CPU是S3C2410处理器。S3C2410是韩国Sa―mstmg公司出产的一款基于ARM920T内核的16／32位RISC嵌入式微处理器，主要面向高性价比、低功耗的手持式设备的应用。其整个硬件框图如图2所示。

其中的核心模块包括CS8900，RS 485总线接口，FLASH SDRAM，复位和时钟电路等；主要功能是工业现场信息采集和与远程客户机的通信。由于Linux操作系统中直接包含有TCP／IP等各个网络协议，因此直接在平台上进行Linux操作系统的移植，就免去了开发网络协议的难度。系统提供了一个RJ45以太网接口，直接可以与Internet进行通信。该系统重点用以解决与Internet的通信问题和信息发布问题。