摘 要 討論了一個(gè)分布式監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。給出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、冗余設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

     關(guān)鍵詞： 分布式系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)通信ActiveX自動(dòng)化

    １ 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

      系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1，這是一個(gè)兩級(jí)分布式監(jiān)控系統(tǒng)。在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)兩臺(tái)互為熱備的現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)通過現(xiàn)場(chǎng)總線與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相連，實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳送監(jiān)控級(jí)發(fā)來的控制指令，同時(shí)把各種實(shí)時(shí)信息發(fā)送到監(jiān)控級(jí)。在監(jiān)控級(jí)，各監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過TCP/IP以太網(wǎng)與各現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)相連以獲取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并提供GUI以便操作人員監(jiān)視及控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

    2 冗余設(shè)計(jì)

      對(duì)于可靠性要求較高的系統(tǒng)，常常采用冗余設(shè)計(jì)以提高可靠性。本系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)為雙機(jī)熱備，監(jiān)控級(jí)計(jì)算機(jī)也可根據(jù)需要進(jìn)行雙機(jī)熱備。

      雙機(jī)熱備必須解決故障識(shí)別和狀態(tài)鏡象兩個(gè)問題，但為實(shí)現(xiàn)快速切換，應(yīng)盡量簡(jiǎn)化算法，同時(shí)盡量減少交換信息，因此如果狀態(tài)信息不是很重要，則不必隨主備信息一起傳送�；谏鲜鏊枷�，定義的主備機(jī)報(bào)文格式見圖2，各字段的含義如下：

    （1）信息標(biāo)識(shí)：標(biāo)識(shí)報(bào)文類型，共定義了三種報(bào)文：

     a）普通報(bào)文：由主備機(jī)正常進(jìn)行交互用的報(bào)文，稱主機(jī)發(fā)往備機(jī)的報(bào)文為請(qǐng)求報(bào)文，備機(jī)發(fā)往主機(jī)的報(bào)文為應(yīng)答報(bào)文。

     b）切換報(bào)文：當(dāng)主機(jī)想轉(zhuǎn)為備機(jī)時(shí)，發(fā)送此報(bào)文。該報(bào)文是非常必要的，一種情況是當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備失去聯(lián)系時(shí)，就需要主動(dòng)進(jìn)行切換。

     c）退出報(bào)文：當(dāng)某一臺(tái)機(jī)器退出時(shí)，應(yīng)發(fā)送此報(bào)文，否則對(duì)方將認(rèn)為該機(jī)故障。

    （2）主備標(biāo)志：指示本站是否為主機(jī)，“1”表示主機(jī)，“0”表示備機(jī)。

    （3）判決標(biāo)志：當(dāng)主備機(jī)的主備標(biāo)志一致，即兩者同時(shí)為主機(jī)或同時(shí)為備機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)判決標(biāo)志進(jìn)行切換，該標(biāo)志可以預(yù)先設(shè)定為一個(gè)值，也可以取IP地址或啟動(dòng)時(shí)間作為判決標(biāo)志。判決條件可以取大于或小于。

    具體實(shí)現(xiàn)方法為：主機(jī)定時(shí)向備機(jī)發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文，備機(jī)收到后就發(fā)一個(gè)應(yīng)答報(bào)文；同時(shí)另設(shè)一定時(shí)器，當(dāng)收到對(duì)方的一個(gè)報(bào)文就把該定時(shí)器清0，與此同時(shí)定時(shí)器定時(shí)加１。若定時(shí)器溢出，則表示對(duì)方故障，否則表示對(duì)方正常。程序包括定時(shí)發(fā)送、故障檢測(cè)及接收處理三部分，它們是并行工作的，流程圖見圖3。通過對(duì)發(fā)送定時(shí)器及檢測(cè)定時(shí)器定時(shí)間隔及檢測(cè)次數(shù)的設(shè)定，可以決定切換時(shí)間。

   3 軟件設(shè)計(jì)

     系統(tǒng)軟件分為現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與監(jiān)控級(jí)兩部分，其中監(jiān)控級(jí)包括人機(jī)接口及監(jiān)控級(jí)自動(dòng)化服務(wù)器兩部分，見圖4。下面討論一下軟件設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題。

     3.1 數(shù)據(jù)傳輸方式及通信可靠性

     本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)為Windows NT，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議為TCP/IP，采用Windows Socket進(jìn)行通信程序的設(shè)計(jì)。Windows Socket有流式與數(shù)據(jù)報(bào)兩種。前者為面向連接服務(wù)，后者為無連接服務(wù)�？紤]到監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量較小，而對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，因此采用數(shù)據(jù)報(bào)方式。

      采用數(shù)據(jù)報(bào)方式的另一點(diǎn)考慮是，它可以廣播。在本系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)采用定時(shí)廣播的方式傳輸數(shù)據(jù)，這種方式有如下優(yōu)點(diǎn)：

     1） 解決了主備機(jī)之間的數(shù)據(jù)鏡像問題。

     2） 不需設(shè)置IP地址。這有兩層含義，一方面發(fā)送方不需知道接收方的地址，因?yàn)镮P廣播地址是個(gè)固定地址；另一方面，各監(jiān)控計(jì)算機(jī)也不必知道各現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)的IP地址，因?yàn)楫?dāng)它收到廣播后，就可