【摘要】随着工业以太网的不断发展，信息网络化已成为企业信息化发展的主要目标之一。本文以铝电解槽终端监控系统在铝厂的具体应用出发，提出了基于工业以太网的铝电解槽终端监控系统的解决方案。
【关键词】以太网；监控系统
1.系统简介
现在计算机监控系统是以监测控制计算机为主体，在该系统中，计算机实现了生产过程的检测、监督和控制功能。在现代企业的生产和管理中，大量的环境参数、工艺数据、特性参数需要进行实时检测、监督管理和自动控制。铝厂的监控系统直接控制电解槽的生产情况，实时监控管理电解生产过程，为电解铝生产提供高效、稳定的控制，达到节能降耗，降低了工人的劳动强度。以往电解车间要查看曲线，更改设定参数等操作，只能到计算站才能查询和修改，而车间与计算站的距离比较远，不能获得实时数据，进行及时的修改。铝厂终端网络监控系统解决方案实现了，使控制系统直接安装到车间，在车间通过终端监控机，就可以实现查看曲线和报表，修改参数等功能。同时，厂区其他办公室的终端监控机也可以通过厂区局域网查看曲线和报表等信息，实现了数据的共享。下面详细阐述该解决方案的具体步骤。
2.解决方案
2.1 控制系统网络拓扑结构
整个网络由三部分构成，包括车间局域网、计算站局域网、厂区局域网，如图1所示。
车间局域网由监控机、光纤转换器、光纤组成。主要实现主服务器与监控终端的连接。
监控终端从服务器读取各个数据，用于显现曲线和报表等。
计算站局域网由接口机、管理机、车间的监控机、备份服务器与主服务器组成。主要实现局域网内各种信息的传输和各种控制参数的传输、存储与下发等监视、管理功能。其中，接口机采集的数据同步保存到服务器，管理机和车间终端监控机直接与主服务器相连接，主服务器把数据备份到备份服务器。
厂区局域网由备份服务器、防火墙和厂区局域网组成。主要实现厂区其他部门，监控车间终端监控机数据。其中，主服务器把数据备份到备份服务器，备份服务器通过防火墙与信息中心的厂区局域网相连接。
2.2 终端监控机分类
根据使用权限不同，可以分为车间终端监控机和办公室终端监控机两类。其中，车间终端监控机可以修改和浏览数据，办公室终端监控机只能浏览数据。考虑到数据安全问题，车间监控机与主服务器直接连接，办公室终端监控机通过防火墙与备份服务器连接。如图1所示。
2.3 软件系统结构
终端监控系统主程序使用高级语言开发，整个控制程序分为七个大模块。采用中文窗口操作界面，多级菜单，方便易操作，开发了曲线分析、报表管理、系统设置等模块，下面详细说明各个功能模块。
（1）系统操作
系统操作模块完成各种监控界面的切换，实时显示各个接口机的监控界面，包括槽电压，加工间隔，槽状态，操作状态的即时信息。
（2）曲线分析
曲线分析模块包括两个部分：实时曲线和参数曲线。通过对电解槽曲线数据的分析，可以更好地了解和掌握每台槽的运行情况和各种异常情况，方便管理人员迅速做出决策。
（3）参数管理
参数管理模块的功能是实现所有的与生产密切相关的各种参数的查询、修改和存储。这是系统的重要功能，参数设置的好坏，将直接关系到槽子的运行情况与控制效果。
（4）系统设置
系统设置模块主要对系统运行的配置信息进行设置，确保上位机系统运行的稳定性，以及语音报警系统的正常工作。
（5）报表管理
报表管理模块以组态的方式向用户提供了单槽和系列槽的各种报表，方便用户进行各种考核和分析，并进行生产成本的有效控制。同时，通过故障报表，用户可以详细了解电解槽的运行状态，对各类故障进行有效的防范，减少风险。
（6）权限管理
主要是为了加强上位机系统的安全和管理。
（7）实用工具
主要用于显示更改过参数的记录，帮助系统更好地运行，监控系统退出和进入的时间和程序是否正常运行的记录，可以帮助维修人员及时解决通讯故障。
3.软件系统的实现
与传统的铝电解监控系统相比较，在系统实施的过程中，引入了关系型数据库SQL SERVER2000，实现大量数据的存储和查询。
3.1 运行环境
服务器操作系统：Microsoft Windows 2000 Server中文标准版。
客户端操作系统：Microsoft Windows 2000中文版。后台数据库：Microsoft SQL SERVER 2000。
在系统设计过程中，采用的开发工具是Microsoft Visual C++ 6.0中文企业版。
3.2 网络的硬件
整个网络的硬件铺设，采用光纤和普通双绞线两种方式。从各车间到计算站由于距离比较远，采用光纤，这样可以保证连接的速度和质量。铺设到计算站后通过光纤转换器，改为双绞线连接。从计算站到信息中心（厂里的局域网控制中心），采用双绞线，通过信息中心将信息发布到全厂。
3.3 数据的采集
接口机接收车间传送的实时采样信息，并进行解析，将需要存储的各种参数和控制信息保存到主服务器。控制系统性能的好坏、系统响应速度的快慢、通讯的畅通与否、数据准确率的高低，直接和数据的采集与提取相关，这是系统功能实现的关键技术。
3.4 数据的存储
数据的组织与存储是系统的另一个核心问题。数据结构设计的好坏、数据库性能的优化与否，将直接影响各个终端监控系统的运行。在设计系统时，对后台数据库设计选用了关系型数据库：Microsoft SQL SERVER 2000。数据的保存时间可以根据生产情况，计算站人员可以自行设置。
3.5 系统安全性
在系统中，根据用户的不同级别，授予相应的权限。用户只能在其权限范围内进行有关操作。若超出其使用权限，系统拒绝响应，确保了系统的安全性。
3.6 主服务器备份
为了使厂区局域网内的其他终端监控机同步监控生产情况，系统采用了双机热备份技术。就是一台计算机为主服务器，另一台计算机为备份服务器，所有的数据存储到主服务器，主服务器为信息系统提供支持，有新数据存储到主服务器时，主服务器也把该数据保存到备份服务器，这样保证了备份服务器数据的实时性，从而使厂区局域网上的计算机所查看的信息也是最新数据。
3.7 系统扩展
作为系统功能的扩展，在设计时保留了与专家系统、系统分析与数据挖掘等模块的接口。
4.结语
铝电解监控系统作为铝电解生产过程中不可缺少的一部分，它的设计的好坏，直接关系到生产的好坏。本文讨论了基于网络、大型数据库思想的铝电解终端监控系统平台的设计与实现技术。该设计方案系统稳定、可靠，提高了工作效率，降低了劳动强度，使公司的信息化建设更加完善。
参考文献
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