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1、控制网络与信息网络的几种集成技术郑文波 摘要：控制网络与信息网络的集成为企业综合自动化创造了良好的条件。阐述了控制网络与信息网络集成的网络互联技术、动态数据交换技术以及开放数据库访问技术等。关键词：控制网络，信息网络，系统集成The Integrated Technique of Infranet and IntranetAbstract：The computer integrated plant automation is based on the integration of Infranet and Intranet.The integrated technique of Infrane
2、t and Intranet is described,including network interconnect,DDE,ODBC and so on.Key words：Infranet,Intranet,system integration控制系统正向体系结构的开放性与系统实现的网络化方向发展，开放系统应具备的特征：标准化与国际上有关的程序设计、通信、网络管理、界面表示、系统接口等标准兼容，开放系统互连的任何站点都是平等的；可移植性应用程序可在多平台上移植；可伸缩性系统的规模、功能、性能可根据需求伸缩；可互操作性系统的设计或实现均不依赖特定供应商的硬件设备或软件平台。在计算机网络技术的
3、推动下，控制系统要满足开放系统的要求，必然走网络化的发展道路。因而控制网络应运而生。控制网络一般是指由控制对象形成的网络，简称Infranet(Infrastructure Networks)，它不同于一般的信息通信网络，其技术要求与特点为：要求有高实时性与良好的时间确定性；传送信息多为短帧信息，且信息交换频繁；容错能力强，可靠性、安全性好；控制网络协议实用简单，工作效率高；控制网络结构的高度分散性；控制设备的智能与控制功能的自制性；与信息网络有高通信效率，易于实现与信息网络集成；性能价格比高。而基于Web的Intranet正成为企业内部信息网络的主流，Intranet已经显现出巨大的生命力1
4、。它为企业的信息交流、生产、销售管理提供了全面的服务。控制网络与信息网络的集成技术发展很快，主要有：基于TCP/IP的计算机网络互联与扩展技术，如网关、路由器、网桥、中继器、远程访问服务；基于共享存储器的动态数据交换技术；基于开放数据库连接(ODBC)的数据库访问技术等。1控制网络与信息网络集成为企业信息自动化与信息化创造条件控制网络与信息网络的集成将为企业综合自动化CIPA（computer integrated plant automation）与企业信息化创造有利的条件：实现控制网络与信息网络的信息集成，建立综合实时信息库，为企业优化控制、生产调度、计划决策提供依据，创造良机。建立分布式
5、数据库管理功能，保证数据一致性、完整性和可互操作性。现场控制信息、生产情况实时与企业信息网通信，通过企业信息网Intranet，有关人员可在任何地方通过标准化的、友好的、统一的图形界面浏览了解企业的生产情况。能够实现对控制网络工作状态的远程监控，优化调度，也能实现控制网络的远程诊断与维护等。可进行控制网络的远程软件维护与下载新版本软件。2控制网络与信息网络集成的网络互联技术在企业内部，控制网络与信息网络是两种主要的相对独立又互相联系的网络。这两类不同的相对独立的网络可通过网关或路由器进行互联。如果控制网络只是作为信息网络的一个子网或网段，则可通过网络扩展的方法，如网桥或中继器实现。由于控制网络
6、的内在特点，控制网络与信息网络间互联网关、路由器与一般商用网络中的路由器有明显不同之处。对控制网络与信息网络、互联网关或路由器的要求：容易实现IP地址编址，从而使控制网络Infranet成为在Intranet 上带有自己IP地址的接入网。能方便地实现控制网络与信息网络异构网之间数据格式的转换。相对于一般边界路由器，要求控制网络的入网网关或路由器体积更小，使用更方便，工作更可靠，价格更便宜。2.1Lonworks Network 与 Intranet的网间互联Lonworks Network与Intranet互联技术如图1所示。图1Lonworks Network与Intranet互联图中Mod
7、el 3201收发器是PCI总线Lonworks网关。它占用一个PCI总线插槽，运行于Windows NT或Windows 95平台上。它由Neuron Mc143150处理器实现，支持78 KBS自由拓扑网络。这种Lonworks网关可方便地实现Lonworks Network与Intranet网络互联。2.2World FIP Network 与 Intranet的网间互联World FIP Network 与Intranet网间互联如图2所示。图2World FIP Network与Intranet的网间互联各种控制设备通过World FIP BUS互联，组成控制网络。控制网络通过FIP
8、 Web Gate网关与Intranet互联。World FIP Network的报文服务比较灵活，在支持TCP/IP协议的同时，不影响实时通信，可以与Intranet实现无缝连接。如果控制网络与信息网络采用交换技术组网，那么Intranet与Infranet之间可通过Extranet Router互联，实现信息网络与控制网络互联的虚拟专网VPN。这时Extranet Router不仅完成路由器功能，同时要完成VPN服务器功能，构建安全的VPN。3控制网络与信息网络集成的DDE技术一种控制网络与信息网络集成的原理图如图3所示。图3一种控制网络与信息网络集成原理图控制网络与信息网络集成的关键在于
9、实现Infranet与Intranet之间信息传送的有效性与可用性。动态数据交换DDE（dynamic data exchange）是实现Infranet与Intranet集成的一种方便方法，尤其是在Infranet与Intranet之间具有中间系统或共享存储器工作站时。DDE是一种Windows系统中进程间的通信机制，建立在Windows内部的消息处理机制上，其实质为各应用程序间通过共享内存来交换信息。基于DDE方法实现Infranet与Intranet 集成的关键是：中间系统的通信处理机起沟通Infranet与Intranet的桥梁作用。通信处理机一方面是信息网络的一个工作站，同时又是控制
10、网络中的一个工作站。在通信处理机上运行两个应用程序，一个是实时通信程序，实现实时信息的接收、检错、信息格式转换等功能，为信息网络数据库提供实时数据信息。另一个是数据库访问应用程序接口，它接收DDE服务器送来的实时数据并写到数据库服务器中，供信息网络实现信息处理、统计、分析、管理等功能。控制网络与信息网络平台必须支持Windows的DDE功能。为了通过共享内存实现动态数据交换，要求控制网络与信息网络必须支持Windows的DDE功能，这一点在选择控制网络与信息网络的工作平台(如操作系统、编程语言)时必须给予考虑。不过这个要求已比较容易实现，许多操作系统和编程语言如Microsoft公司的Wind
11、ows NT 4.0、Windows 95、Microsoft SQL Server 6.5、Power Builder 5.0以及Borland公司的Delphi 3.0、BC+ 4.5等均支持Windows的DDE功能。实现控制网络与信息网络集成的DDE方法有较强实时性，且比较容易实现，因此在实际系统中得到比较广泛应用。不足之处是受到地理位置的限制。4控制网络与信息网络集成的ODBC调用技术数据库与数据库管理是信息网络的核心。控制网络的一个工作站、一台设备或一个用户查询、浏览、增删、访问数据库，实现信息共享意味着控制网络与信息网络的集成。访问数据库常用两种方式：固有调用和ODBC调用。固有
12、调用是对某一特定数据库的调用，一般这种使用API传送信息的应用程序不能移植到其他数据库系统。ODBC调用的显著优点是用它生成的程序与数据库无关。为达到这种效果， ODBC在应用程序与特定的数据库之间插入一个驱动程序管理器。驱动程序管理器能将与ODBC兼容的SQL请求从应用程序传给驱动程序，然后由驱动程序将请求解释为数据库调用。由于ODBC数据库，通过使用连接数据库的统一界面标准，容易创建与各种数据库进行交互的程序。信息网络Intranet常采用基于Web 的B/S结构。Web服务器与数据库的集成方式有多种，如CGI、ISAPI、NSAPI、ActiveX等。基于B/S结构的应用程序访问数据库的
13、过程如图4所示。图4基于B/S的ODBC调用过程Java在Intranet中的应用的日益广泛。应用程序采用Java语言编程时，ODBC调用过程如图5所示。图5Java-JDBC方法的ODBC调用过程采用Java-JDBC方法的优点是：能实现工作站与数据库间双向、全动态、交互式的信息信息交换，工作站能实时地将信息传给数据库、数据库的信息变化也能够在工作站上得到实时响应。能够实现分布式运行，为控制网络的分布式环境提供软件设计的技术支持。嵌入式Java已得到众多实时操作系统的支持，这有利于实现控制网络与信息网络的集成。根据不同的网络结构和工作平台，可采用不同的数据库访问技术。5结束语开放系统互连思想与开放系统互连体系结构已成为信息界、控制界的共识。随着网络技术的发展，控制网络已是控制技术、控制系统发展的必然产物。企业综合自动化与企业信息化需要发展控制网络与信息网络的集成技术。反之，控制网络与信息网络集成技术的研究，必将加快企业信息化与企业综合自动化的进程。进一步研究，开发信息网络与控制网络的集成技术、产品与软件是一件值得重视、有意义的工作。作者单位：福州大学计算机系(350002)
