數(shù)據(jù)庫(kù)下的PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

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摘要：以PLC的運(yùn)程監(jiān)控系統(tǒng)為研究對(duì)象，提出了B/S系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。利用運(yùn)程客戶(hù)端及網(wǎng)絡(luò)組件和本地的服務(wù)器、控制器、設(shè)備層構(gòu)成硬件連接。在軟件方面，采取數(shù)據(jù)庫(kù)和WEBServices組合技術(shù)。建立MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)和SQLServer數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和plc跨平臺(tái)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)調(diào)試，表明WEB頁(yè)面能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫(kù)；PLC；監(jiān)控；WEB

引言

PLC是一種應(yīng)用于大型工業(yè)生產(chǎn)的智能控制器。由于其高處理速度、高可靠性，能適用多種環(huán)境廣泛應(yīng)用，而且PLC可以通過(guò)自身擴(kuò)展的接口與計(jì)算機(jī)或者上位機(jī)進(jìn)行通信。因此大型復(fù)雜系統(tǒng)大多設(shè)計(jì)以PLC為核心的控制系統(tǒng)。隨著信息技術(shù)和工業(yè)4.0的發(fā)展，工業(yè)系統(tǒng)的集成變得非常必要。特別是，基于不同廠商控制器的監(jiān)控系統(tǒng)集成。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、WEB技術(shù)與PLC的結(jié)合實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過(guò)云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)與控制已逐步成為主流。

1系統(tǒng)的控制方案設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要有主機(jī)集中、瀏覽器-服務(wù)器（C/S）和客戶(hù)機(jī)服務(wù)器模式（B/S）[1]。B/S模式是通過(guò)超文本傳輸協(xié)議方式向WEB發(fā)出指令信息。服務(wù)器響應(yīng)后，把訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息編譯成SQL語(yǔ)言，再把該語(yǔ)言傳送至數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器接收信息，并檢驗(yàn)真實(shí)性，最終將數(shù)據(jù)反饋到上一級(jí)服務(wù)器，形成HTML頁(yè)面顯示在瀏覽器上?；蛘咄ㄟ^(guò)人機(jī)交互，以WEB形式顯示于PC上。B/S模式具有便于維護(hù)，易于操做、可移植等特點(diǎn)，更適用于現(xiàn)代的工業(yè)控制系統(tǒng)。一般的B/S模式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，由服務(wù)器、客戶(hù)端和數(shù)據(jù)庫(kù)三層體系構(gòu)成[2]?？蛻?hù)端通過(guò)網(wǎng)址，訪問(wèn)服務(wù)器，同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)服務(wù)器處理數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)不同地點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸、訪問(wèn)。但是加上控制層，增加了控制服務(wù)功能，使得該模式更加強(qiáng)大，也使得現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資源得到了充分應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)WEB的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于Web的PLC控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的硬件結(jié)構(gòu)分由遠(yuǎn)程和控制室網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。其硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)由接入的遠(yuǎn)程客戶(hù)端以及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)器件組成，控制室網(wǎng)絡(luò)分為服務(wù)器層、控制器層、設(shè)備層三層結(jié)構(gòu)。服務(wù)器層主要是由Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、WinCC服務(wù)器組成[3]?？刂破鞯淖饔檬沁M(jìn)行過(guò)程控制，為可視化單元提供過(guò)程數(shù)據(jù)，并接收來(lái)自可視化單元的控制命令。本設(shè)計(jì)控制器部分主要采用西門(mén)子公司生產(chǎn)的S7系列1200PLC；設(shè)備層也可以稱(chēng)為被控對(duì)象層，主要是現(xiàn)場(chǎng)的伺服驅(qū)動(dòng)、變頻器、各種智能儀表及閥等。

3軟件設(shè)計(jì)

基于Web的PLC控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要分為Web務(wù)器、遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器兩個(gè)部分?，F(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備的各種數(shù)據(jù)信息存放在SQL數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)建立和MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)連接，讀取或者翻譯其中的信息，通過(guò)WEB頁(yè)面表達(dá)和顯示出來(lái)。

3.1WEB技術(shù)

WebServices是指由企業(yè)開(kāi)發(fā)完成的其特別需求的在線(xiàn)應(yīng)用服務(wù)并對(duì)外進(jìn)行[4]。目的是不同平臺(tái)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和相互操作。該技術(shù)也是PLC和服務(wù)器之間可以跨平臺(tái)傳輸數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，其調(diào)用過(guò)程如圖4所示。主要是通過(guò)SOAP在Web上提供軟件服務(wù)，使用WSDL文檔進(jìn)行解釋并注冊(cè)?？蛻?hù)端能夠通過(guò)Internet向WebServices服務(wù)端發(fā)送請(qǐng)求或者響應(yīng)請(qǐng)求，從而得到數(shù)據(jù)信息，也就是利用WebServices技術(shù)，把從PLC各端口的數(shù)據(jù)封裝成接口，利用改寫(xiě)接口中的方法得到PLC傳送的各種數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和PLC跨平臺(tái)調(diào)用的數(shù)據(jù)目的。1200PLC通過(guò)自身的以太網(wǎng)口與上位機(jī)通信，通過(guò)APACHE實(shí)現(xiàn)WEB應(yīng)用的文檔解析。生成JAJA本地類(lèi)。通過(guò)WEB允許的通信協(xié)議和1200PLC通信，實(shí)現(xiàn)PLC數(shù)據(jù)的寫(xiě)入和讀取。獲得的數(shù)據(jù)可以直接轉(zhuǎn)發(fā)到WEB動(dòng)態(tài)頁(yè)面。

3.2數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問(wèn)

使用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，可以十分方便的管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息[5]。運(yùn)行MySQL數(shù)據(jù)在Web開(kāi)發(fā)中的，我們必須先連接到數(shù)據(jù)庫(kù)中；SQLServer是微軟公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，存儲(chǔ)著現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息。因此必須把MySQL數(shù)據(jù)和SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)建立通信。開(kāi)放數(shù)據(jù)互聯(lián)（ODBC）是開(kāi)放服務(wù)結(jié)構(gòu)中有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)組成部分，它建立了一組規(guī)范，并提供了一組對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的標(biāo)準(zhǔn)[6]。所以在SQLServer的服務(wù)器上安裝MySQL的ODBC驅(qū)動(dòng)，同時(shí)也為MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)建立ODBC系統(tǒng)數(shù)據(jù)源。然后操作數(shù)據(jù)前者數(shù)據(jù)庫(kù)和后者的同步。而JAVA語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL的操作，同時(shí)WEB解析出程序編碼以直觀的信息顯示在瀏覽器上。（圖5）本系統(tǒng)采用WEB通用瀏覽器作為遠(yuǎn)程監(jiān)控的監(jiān)視畫(huà)面.Java語(yǔ)言是支持網(wǎng)頁(yè)瀏覽器，利用Java編寫(xiě)本系統(tǒng)語(yǔ)言，需要從SUN公司下載s7api.jar等，這些開(kāi)發(fā)包提供了編寫(xiě)語(yǔ)言時(shí)所用到的頭文件[7]。將這些開(kāi)發(fā)包與Java的數(shù)據(jù)包放在同一路徑下。操作人員在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢(xún)頁(yè)面可以瀏覽工控設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，頁(yè)面通過(guò)調(diào)用串口程序向PLC發(fā)出寫(xiě)入或者查詢(xún)命令后，會(huì)將PLC控制的下位機(jī)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息以十六進(jìn)制的形式進(jìn)行反饋，并轉(zhuǎn)換為JAVA語(yǔ)句，WEB頁(yè)面對(duì)轉(zhuǎn)換的JAVA語(yǔ)句進(jìn)行分析。直觀簡(jiǎn)介的顯示在瀏覽器的網(wǎng)頁(yè)上，如圖6所示。操作人員能夠進(jìn)行方便快捷的瀏覽。也能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行修改、綜合查詢(xún)監(jiān)視，也能夠進(jìn)行單個(gè)數(shù)據(jù)信息的監(jiān)視查詢(xún)。

4結(jié)論

采用WEB技術(shù)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程的PLC監(jiān)控系統(tǒng)。即利用Apache建立了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的Web服務(wù)器。在遠(yuǎn)程訪問(wèn)時(shí)采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)與SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)通信，讀取PLC中的數(shù)據(jù)信息。運(yùn)用PHP技術(shù)實(shí)現(xiàn)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)的連接和操作，在網(wǎng)頁(yè)中實(shí)現(xiàn)登錄、下載功能。同時(shí)也能查看PLC的數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)歷史數(shù)據(jù)。

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作者：葛笑寒 單位：河南三門(mén)峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院