Luận văn tốt nghiệp Trang 1 ĐHĐT1B
LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước. Tự động
hóa là yếu tố không thể thiếu trong một nền công nghiệp hiện đại. Nói đến tự
động hóa thì máy tính là một công cụ hỗ trợ đắc lực nhất và không thể thiếu được
trong rất nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong đo lường, điều khiển và giám sát.
Việc ứng dụng máy tính vào kỹ thuật đo lường, điều khiển và giám sát
đã đem lại nhiều kết quả đầy tính ưu việt. Các thiết bị, hệ thống đo lường, điều
khiển và giám sát ghép nối với máy tính có độ chính xác cao, thời gian thu thập
dữ liệu ngắn. Nhưng điều đáng quan tâm nhất là mức độ tự động hóa trong việc
thu thập và xử lý kết quả đo, kể cả việc lập bảng thống kê, đồ họa, cũng như in ra
kết quả. Vì vậy, tôi chọn đề tài “WEB SERVER GIÁM SÁT HỆ THỐNG”.
Đề tài của tôi nghiên cứu về Web Server đặc biệt đó là phần OPC
Server và phần mềm WinCC Web Navigator để giám sát hệ thống. Đồng thời sử
dụng mạng LAN thực thi ứng dụng điều khiển hệ thống đèn giao thông. Trong đó
có một máy server kết nối với PLC điều khiển và giám sát yêu cầu chấp hành từ
máy client; hai máy còn lại là máy client cho phép gởi yêu cầu chấp hành.
Trong quá trình làm luận văn mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của
giáo viên hướng dẫn Th.S. Hoàng Đình Long và bản thân tác giả cũng đã cố gắng
tham khảo tài liệu và tìm hiểu nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế
nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được
những ý kiến đóng góp và nhận xét đánh giá quí báu của các thầy cô và các bạn
để luận văn được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình và chu đáo của các
thầy cô trong khoa đặc biệt giáo viên hướng dẫn Th.S. Hoàng Đình Long đã giúp
đỡ tôi rất nhiều để tôi hoàn thành được luận văn này.
Xin chân thành cám ơn.
SVTH: LƯU TIẾN ĐẠT
GVHD: Th.S HOÀNG ĐÌNH LONG SVTH: LƯU TIẾN ĐẠT
Luận văn tốt nghiệp Trang 2 ĐHĐT1B
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Ngày … tháng … năm 200…
GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
GVHD: Th.S HOÀNG ĐÌNH LONG SVTH: LƯU TIẾN ĐẠT
Luận văn tốt nghiệp Trang 4 ĐHĐT1B
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 2
& RSFT5#
&"d85<]=W5<8UH6TV@Z;[\]^378&
&#e>@6IH@8f3@gHJ&
)*0/1/1(
)"*.h./ 1i
)#*j./ 1"i
)&*k%$l&&
)(*mnj(
m!$n("
%%*!o$m$(#
GVHD: Th.S HOÀNG ĐÌNH LONG SVTH: LƯU TIẾN ĐẠT
Luận văn tốt nghiệp Trang 6 ĐHĐT1B
DANH MỤC HÌNH
!"
!#
$%%&
$%'(
)*+,-./ 0/1/12
34356378.9:;9<=9<2
>35<?@A>.9:;9<=9<BCD
"EFG8>H5<IHJ@A>K9:;9<=9<BCD
#L@MN8@68OHPLH6J3LBCD
#378HQHJ
# RSFT5
#"<8U@TV=WX@66YV=43@Z;[\]^378"
##,8RH^_=WG8RH5<`K9:;9<=9<"
&aH5RHJ@Z:RH@A>K9:;9<=9<BCD"
&b^_5<8UH6TV@cH65<>H6#
pH6#i*6IHPd•HJ\‡H@6S5<>HJ.9:##
pH6#2*6IH6pH6RH6Pd>^NH5<>HJ.9:##
pH6#v*6IHˆ8H@MSHPd>^NH5<>HJ.9:#&
pH6#*6IH<>V63@Pd>^NH5<>HJ.9:#(
pH6#*SWH56WH6G8L5<pH6Pd>^NH.9:|~#(
pH6#"*SWH56WH6G8L5<pH6Pd>^NH.9:|~#C
pH6##*ƒ55NH=WV>;;KS<\@6S8;9<#i
pH6#&*63t5^TV@6‰@HQHJ5<8U@TV@6S8;9<#i
pH6#(*„86pH6@6SS@>^H5<>H95|~#2
pH6#C*„86pH6@6SS@>^H5<>H95|~&v
pH6#i*„86pH6@6SS@>^H5<>H95|"~&
pH6#2*€V56Sc3PQHJH6TV=WS6756fHJ&
pH6#v*3>S\37H^EHPE8MNH\gHJ.3H.9:>=3J>5S<&
pH6#*W3PQ5.9:>=3J>5S<5<NHFLU@^39H556qHJG8>.9:&"
pH6#*€V56Sc3^d8@6dZHJ5<pH6@W3Pƒ5.9:>=3J>5S<&"
pH6#"*pH6RH663…H56`5<NHH59<H95/ŠV^S<9<@A>;9<=9<&#
)&*k%$l&&
pH6&*cS:3tH5<SHJ@@9;;&2
pH6&*3NHzt5:3tHHJSc3J3]>.3H=43@@9;;&2
pH6&"*3NHzt5:3tHH€35<SHJ.3H(v
pH6&#*nt5G8R18HMF95<SHJ.3H(v
pH6&&*nt5G8RJ3>S\37H^39H55<NHH59<H95/ŠV^S<9<(
pH6&(*nt5G8RJ3>S\37H^39H55<NHH59<H95/ŠV^S<9<(
)(*mnj(
m!$n("
GVHD: Th.S HOÀNG ĐÌNH LONG SVTH: LƯU TIẾN ĐẠT
Luận văn tốt nghiệp Trang 8 ĐHĐT1B
%%*!o$m$(#
GVHD: Th.S HOÀNG ĐÌNH LONG SVTH: LƯU TIẾN ĐẠT
Luận văn tốt nghiệp Trang 9 ĐHĐT1B
Luận văn tốt nghiệp Trang 10 ĐHĐT1B
Server phải hoạt động liên tục 24/24 giờ, 7 ngày một tuần và 365 ngày
một năm, để phục vụ cho việc cung cấp thông tin trực tuyến. Vị trí đặt server
đóng vai trò quan trọng trong chất lượng và tốc độ lưu chuyển thông tin từ server
và máy tính truy cập.
Phần lớn các server sử dụng một bộ ánh xạ cổng chuẩn, và một vài
cổng thông dụng được mô tả ở bảng 1. Phần lớn các Web server sử dụng cổng
80, nhưng ta có thể thay đổi để Web server có thể cài đặt trên cổng không tiêu
chuẩn. Nếu muốn "dấu" Web server như là một Web server đa host trên một máy
tính bằng việc ánh xạ mỗi server cho một cổng khác nhau. Chú ý, nếu sử dụng
một ánh xạ cổng phi chuẩn, người sử dụng sẽ cần biết số cổng mới của bạn để có
thể kết nối tới server của bạn.
20 FTP, File Transfer Protocol
21 FTP, File Transfer Protocol
23 Telnet
25 SMTP, Simple Mail Transfer Protocol
53 DNS, Domain Name Service
70 Gopher
80 HTTP, Hyper Text Transfer Protocol (the protocol used by the
World Wide Web)
107 Remote Telnet service
109 POP2, Post Office Protocol version 2
110 POP3, Post Office Protocol version 3
119 NNTP, Network News Transfer Protocol
143 IMAP4, Interactive Mail Access Protocol version 4 (used to be
used by IMAP2)
194 IRC, Internet Relay Chat
220 IMAP3, Interactive Mail Access Protocol version 3
389 LDAP, Lightweight Directory Access Protocol
GVHD: Th.S HOÀNG ĐÌNH LONG SVTH: LƯU TIẾN ĐẠT
hưởng tới việc phát triển các ứng dụng nghiệp vụ sau này. Web server có tầm
quan trọng đặc biệt trong toàn bộ môi trường hoạt động của xí nghiệp.
Web server cho phép chuyển giao dữ liệu bao gồm văn bản, đồ họa và
thậm chí cả âm thanh, video tới người sử dụng. Người sử dụng chỉ cần chạy trình
GVHD: Th.S HOÀNG ĐÌNH LONG SVTH: LƯU TIẾN ĐẠT
Luận văn tốt nghiệp Trang 12 ĐHĐT1B
duyệt web (Web Browser) để liên kết các máy chủ qua mạng IP nội bộ. yêu cầu
của người sử dụng được đáp ứng bằng cách click chuột vào các chủ đề minh họa
mẫu theo yêu cầu sẽ được gọi xuống từ máy chủ nào đó theo giao thức HTTP rồi
hiển thị trên máy cá nhân.
Các thành phần chủ chốt của web server là phần mềm. Mỗi Web
server chạy trên một nền tảng phần cứng và một hệ điều hành cụ thể. Nhưng việc
tạo các web server phục vụ cho hoạt động nghiệp vụ là vấn đề không dễ dàng.
Ngoài việc lựa chọn ra một web server thích hợp và mạnh, người quản lý còn
phải chú ý đến thiết kế mạng vì một web server thiết kế không tốt có thể dẫn đến
giảm hiệu năng mạng.
1.4.
Các tiêu chuẩn đánh giá
[7]
Nói về chức năng và hiệu năng, các web server phân bố thành bốn
nhóm chính: các máy chủ truyền thông thường, máy chủ thương mại, máy chủ
nhóm làm việc và máy chủ dùng cho mục đích đặc biệt. Các tiêu chuẩn đánh giá
web server như sau:
1.4.1. Hiệu năng
Đây là thước đo sơ bộ nhằm trả lời câu hỏi web server làm việc như
thế nào, các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng bao gồm hệ điều hành và khả năng
xử lý.
1.4.2. Bảo mật
Hầu hết các sản phẩm đều có cơ cấu điều khiển nhằm hạn chế truy cập
của khách hàng tới kho thông tin chung chứa dữ liệu mật bằng các phương pháp
các nhà sản xuất cung cấp cho các hệ điều hành đó. Bởi vậy, theo nhận xét thì
môi trường Unix có những công cụ quản lý tinh vi hơn.
Tuy nhiên, Windows NT được đánh giá là hệ điều hành nhiều triển
vọng, dễ cài đặt, sử dụng và hơn nữa chi phí cho một hệ Intel chạy Windows NT
sẽ rẽ hơn một phần ba so với Unix, và đây có thể là ưu thế lớn nhất của Windows
NT. Microsoft và Novell đều đang cố gắng đẩy mạnh hệ điều hành mạng của họ,
mở rộng chức năng cho web server, bổ sung công cụ quản lý mà lâu nay khách
hàng than phiền vì sự thiếu vắng của nó. Ngoài ra, cả hai cũng đang thực hiện
việc kết nối hệ thống sever với các hệ thống email của người quản lý.
GVHD: Th.S HOÀNG ĐÌNH LONG SVTH: LƯU TIẾN ĐẠT
Luận văn tốt nghiệp Trang 14 ĐHĐT1B
1.5.1. Xử lý truy nhập cạnh tranh
Web server thường phải xử lý một số lượng lớn yêu cầu giao dịch mỗi
ngày. Để giải quyết vấn đề này, hầu hết các máy chủ thương mại đều chạy các hệ
điều hành đa nhiệm như Unix Solaris, SCO, NFS, Windows NT và OS/2.
Mặt khác, hiệu năng còn phụ thuộc vào chính các web server trong
việc xử lý đa luồng. Với web server đa luồng, một tiến trình được tách thành
nhiều tiến trình con (hay các luồng). Các luồng có thể được thực hiện đồng thời
trên các tài nguyên khác nhau rồi sau đó có thể ghép lại để hoàn thiện quá trình.
Các web server không hỗ trợ đa luồng thường là các sản phẩm miễn phí, cần phải
khởi động tiến trình mới mỗi khi người sử dụng gởi yêu cầu tới. Một số ít sản
phẩm như Oracle web server cung cấp khả năng đa luồng. Điểm khác biệt chính
là, với đa luồng, hệ điều hành kiểm soát các luồng khác nhau, còn với giả đa
luồng tiến trình nó tự kiểm soát các luồng và cấp phát tài nguyên cần thiết cho
chúng. Kỹ thuật giả đa luồng mang lại hiệu năng tốt hơn nhiều so với đa luồng.
1.5.2. Bảo mật
Web server thương mại điều có cùng một dạng điều khiển truy nhập
chống xâm phạm. Một số web server cung cấp hàng loạt các lựa chọn điều khiển
truy nhập cho người quản trị như địa chỉ IP, tên máy khách, tập tin, thư mục, tên
người dùng và nhóm người dùng. Cơ cấu bảo mật có thể nằm trong web server
Một cách để đảm bảo độ tin cậy máy chủ là sử dụng kỹ thuật gọi là
DNS (Domain Name Server) trong đó có một máy chủ là ánh xạ dữ liệu của một
máy chủ có địa chỉ IP khác. Nhưng cái khó là làm thế nào để đảm bảo tại mọi lúc
hai máy chủ đều giống nhau.
Hầu hết các sản phẩm web server đều có giá vài nghìn đôla. Nhưng
thực tế việc này còn liên quan đến giá phát triển, bảo trì và điều hành hệ thống,
nghĩa là, khả năng phát triển của nhà cung cấp web server, đội ngũ bảo trợ tại địa
phương cũng như việc huấn luyện đào tạo có chất lượng.
GVHD: Th.S HOÀNG ĐÌNH LONG SVTH: LƯU TIẾN ĐẠT
Luận văn tốt nghiệp Trang 16 ĐHĐT1B
CHƯƠNG 2: OPC SERVER
2.1.
Giới thiệu chung về OPC
OLE for Process Control (OPC) được xây dựng và phát triển bởi OPC
Foundation (gồm 150 công ty thành viên trong đó có Microsoft Corporation).
OPC dựa trên kỹ thuật Microsoft’s Object Linking and Embeddeding (OLE) và
Component Object Model (COM). OLE cung cấp một chuẩn giao tiếp chung cho
những thiết bị và những ứng dụng dùng để giao tiếp. Những thiết bị mà thu thập
hoặc hình thành dữ liệu trở thành OPC server, nó cung cấp cho những ứng dụng
của OPC client.
Trọng tâm của OPC là mô hình client/ server trong đó OPC server
cung cấp và giao tiếp đến đối tượng của OPC, cho phép những ứng dụng trên
client điều khiển thiết bị và quản lý dữ liệu của thiết bị. Những OPC server có thể
được truy cập thông qua hầu hết các phần mềm HMI và dùng các ngôn ngữ khác
nhau bao gồm C++, Visual Basic và Delphi. OPC server tập hợp dữ liệu từ các
thiết bị vật lý để phân tán đến những ứng dụng của OPC client và cũng có trách
nhiệm cập nhật dữ liệu của thiết bị khi OPC client thay đổi.
OPC client kết nối và giao tiếp với OPC server thông qua một trong
hai giao thức được định nghĩa trong đặc điểm của OPC. Giao tiếp OLE cho phép
người dùng truy cập dữ liệu thông qua việc sử dụng ngôn ngữ chung. Giao tiếp
có thể được đọc hoặc ghi. Ngoài ra, các kết nối cơ bản được tạo ra giữa client và
GVHD: Th.S HOÀNG ĐÌNH LONG SVTH: LƯU TIẾN ĐẠT
Luận văn tốt nghiệp Trang 19 ĐHĐT1B
item trong group còn có cho phép hoặc không cho phép kết nối. OPC client có
thể cấu hình tốc độ để OPC server cung cấp dữ liệu truyền đến OPC client.
Có hai loại group: nhóm công cộng và nhóm cục bộ. Nhóm công cộng
thì dùng chia sẽ cho nhiều client, nhóm cục bộ thì chia sẽ cho client cục bộ.
Trong mỗi nhóm client có thể có một hoặc nhiều OPC Item.
Hình 2.5: Mối quan hệ giữa Group / Item
OPC Item đại diện cho kết nối nguồn dữ liệu bên trong server. Giao
diện người dùng không thể truy cập OPC Item như là đối tượng bằng OPC client.
Vì thế không có định nghĩa giao tiếp bên ngoài cho OPC Item. Tất cả các OPC
Item được truy cập thông qua nhóm đối tượng OPC mà chứa OPC Item, hoặc
một cách đơn giản hơn là nơi đó có định nghĩa OPC Item.
Chú ý rằng, item không phải là nguồn dữ liệu mà nó chỉ là phương
tiện kết nối đến dữ liệu. Ví dụ, các tag trong hệ thống DCS tồn tại bất chấp sự
truy cập hiện tại của OPC client. OPC Item hiểu rằng đó là địa chỉ của dữ liệu
chứ thật sự không phải là nguồn dữ liệu vật lý.
2.2.3.
OPC Alarm and Event Handling
[1]
Phương thức giao tiếp này cung cấp cơ chế cho OPC client để thông
báo sự cố của những sự kiện đặc biệt và điều kiện đưa ra cảnh báo. Nó cũng cung
cấp công cụ cho phép OPC client giải quyết sự kiện và điều kiện được hỗ trợ bởi
GVHD: Th.S HOÀNG ĐÌNH LONG SVTH: LƯU TIẾN ĐẠT
Luận văn tốt nghiệp Trang 20 ĐHĐT1B
OPC server, và biết tình trạng hiện tại. Trong OPC, cảnh báo xuất hiện trong điều
kiện bất thường và đặc biệt. Cảnh báo có tên gọi là OPC Event Server.
Mặt khác, sự kiện là sự cố có thể phát hiện mà nó là tâm điểm của
OPC server, thiết bị, và OPC client. Sự kiện có thể được liên kết hoặc không liên
• Hỗ trợ truy nhập dữ liệu theo cơ chế hỏi tuần tự (polling) hoặc theo sự
kiện (event-driven).
• Được tối ưu cho việc sử dụng trong mạng công nghiệp.
GVHD: Th.S HOÀNG ĐÌNH LONG SVTH: LƯU TIẾN ĐẠT
Luận văn tốt nghiệp Trang 21 ĐHĐT1B
• Kiến trúc không phụ thuộc vào nhà cung cấp thiết bị.
• Linh hoạt và hiệu suất cao.
• Sử dụng được từ hầu hết các công cụ phần mềm SCADA thông dụng,
hoặc bằng một ngôn ngữ bậc cao (C++, Visual Basic, Delphi, ).
2.2.6.
Kiến trúc và thành phần của OPC
[1]
Đặc điểm của OPC luôn gồm hai phần giao tiếp: Custom Interfaces và
Automation Interfaces.
Hình 2.6: OPC interface
Như được minh họa trên Hình 2.6, hai kiểu đối tượng thành phần quan
trọng nhất trong kiến trúc OPC là OPC Server và OPC Group. Trong khi OPC
Server có nhiệm vụ quản lí toàn bộ việc sử dụng và khai thác các dữ liệu, thì các
đối tượng OPC Group có chức năng tổ chức các phần tử dữ liệu (items) thành
từng nhóm để tiện cho việc truy nhập. Thông thường, mỗi item ứng với một biến
trong một quá trình kỹ thuật hay trong một thiết bị điều khiển.
2.2.6.1.
OPC Server
[6]
OPC Server là một đối tượng phân tán, cung cấp giao diện OPC chuẩn
cho các ứng dụng. Việc giao tiếp qua các mạng công nghiệp được thực hiện bằng
các lời gọi đơn giản, thống nhất không phụ thuộc vào mạng truyền thông và giao
thức được sử dụng.
OPC Server hỗ trợ hai phương pháp truy cập dữ liệu :
• Polling: Client chủ động yêu cầu Server cung cấp dữ liệu mỗi khi cần
hàng loạt các bước sau:
• Tạo một (bản sao) đối tượng OPC-Server
• Tìm và lưu trữ con trỏ (địa chỉ) của các giao diện cần dùng, trong đó có
IOPCServer
• Dùng các phương pháp thích hợp của giao diện IOPCServer để tạo một số
đối tượng OPC-Group như cần thiết
• Tìm và lưu trữ con trỏ (địa chỉ) của các giao diện cần dùng của các đối
tượng OPC-Group
• Sử dụng các giao diện thích hợp của OPC-Group để tổ chức và cấu hình
cho các đối tượng này, kể cả việc xây dựng mối liên hệ với các phần tử dữ
liệu thực
• Sử dụng IOPCSyncIO và IOPCAsyncIO2 của các đối tượng OPC-Group
để đọc hoặc viết dữ liệu theo cơ chế đồng bộ hoặc không đồng bộ (tùy ý
hoặc định kỳ)
• Giải phóng các giao diện không sử dụng nữa
• Xử lý các lỗi trong từng bước nêu trên.
2.2.6.3.
OPC Automation Interface
[6]
Giống như đối với các đối tượng OLE Automation khác, việc sử dụng
các đối tượng của OPC Automation Interface được đơn giản hóa nhiều. Cụ thể,
nhiều thủ tục phức tạp trong lập trình với COM được loại bỏ. Người lập trình
không cần hiểu biết sâu sắc về COM cũng như C++, mà chỉ cần sử dụng thành
thạo một công cụ tạo dựng ứng dụng RAD (rapid application development) như
Visual Basic.
GVHD: Th.S HOÀNG ĐÌNH LONG SVTH: LƯU TIẾN ĐẠT
Luận văn tốt nghiệp Trang 24 ĐHĐT1B
Mặt trái của vấn đề lại là, sự đơn giản hóa của phương pháp này phải
trả giá bằng sự hạn chế trong phạm vi chức năng, hiệu suất sử dụng và tốc độ
trao đổi dữ liệu. Nhất là trong một giải pháp tự động hóa phân tán, có sự tham gia
server để giao tiếp với thiết bị mạng. Nếu yêu cầu thêm OPC client, không cần
thiết thêm server vào nữa. Kết quả là hệ thống đơn giản hơn với độ tương thích
được bảm đảm.
2.3.
KEPServerEX
[5]
KEPServerEX là một ứng dụng trên Windows 32 bit để hỗ trợ việc
trao đổi dữ liệu và thông tin từ thiết bị và hệ thống công nghiệp đến những ứng
dụng của client trên PC. KEPServerEX được hiểu là ứng dụng trên server. Trong
GVHD: Th.S HOÀNG ĐÌNH LONG SVTH: LƯU TIẾN ĐẠT
Copyright: Tài liệu đại học ©