1、. . 計 算 機 測 墾 與 控 制 2。 。 量 17(10 1990Computer Measurement Control廠葛7-ir雨網(wǎng) &l I啊u 1x,l、l 文章編號:16714598(200910199003中圖分類號:TP206文獻標識碼:A基于PLC的遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計陳華光(湖南工程學院,湖南湘潭411104摘要:將PI,C和通信技術相結合,提出r基于PI。C及Web的遠程水廠在線監(jiān)測系統(tǒng);分析了系統(tǒng)的體系結構、模塊功能層次炎 系;討論r PC與PLC長距離通信原理和通信接口的硬件連接方法;介紹了利用Winsock控件進行客戶機與服務器的通信方式;給出_

2、用VB 6.0實現(xiàn)遠程監(jiān)控的關鍵技術和核心程序;實踐表明,該系統(tǒng)具有傳輸數(shù)據(jù)町靠、實時性強、成本較低和擴展忭好等優(yōu)點,具有 一定的推廣價值。關鍵詞:PLC;Socket控件,遠程監(jiān)測;通信Design of Remote online Monitoring System Based on PLCChen H uaguang(Hunan Institute of Engineering。Xiangtan 411104Abstract:By combining PLC with communication,a kind of remote online monitoring system of w

3、ater plant was presented.Thesystem structure,each function module arrangement were analyzed;The principle of remote communication and hardware connection of interrace with PC and PI。C were discussed. With Winsock control,the method for communication with elient and server were Introduced.The keytech

4、nology and essential programs in VB6.0were illustrated.The practice shows that the system has reliable transmission of data,reaItime,low cost.and better scalability。which have a promotional value.Key words:PLC;Socket control;remote monitoring;communicationO 引言計算機和網(wǎng)絡技術的發(fā)展,引發(fā)了控制領域深刻的技術變 革?？刂葡到y(tǒng)結構向網(wǎng)絡化、開

5、放性方向發(fā)展正成為控制系統(tǒng) 技術發(fā)展的主要潮流。PLC由于其可靠性高、適應性好、通 信能力強等優(yōu)點,在工業(yè)控制領域得到了廣泛的應用。文章通 過Internet網(wǎng)連接服務器、PC與現(xiàn)場PLC來實現(xiàn)一種方法簡 單、價格便宜的遠程水廠監(jiān)控系統(tǒng)。通過水廠監(jiān)控系統(tǒng)提升泵 站設備的安全性和可靠性。1遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)構成1.1系統(tǒng)網(wǎng)絡結構針對水廠主控室與各個泵站之fHJ的距離較遠,而且各個泵 站比較分散。提出一種較通用和實用的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡結 構,如圖l所示。遠程監(jiān)控系統(tǒng)采用Infranet/Intranet/Inter net三層體系,采用B/S模式;現(xiàn)場監(jiān)控計算機與PLC通信采 用串行通信,實現(xiàn)對現(xiàn)

6、場數(shù)據(jù)采集和輸出控制,并將實時數(shù)據(jù) 和控制信息通過Intranet網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)庫服務器進行交巨;Web 服務器采用Windows2000/IIS開發(fā)環(huán)境,數(shù)據(jù)庫服務器采用 SQL Server 2000;選用VB6.0作為網(wǎng)絡通信和現(xiàn)場監(jiān)控開發(fā) 平臺;客戶端使用IE瀏覽器通過Internet訪問Web服務器, 實現(xiàn)基于Internet的遠程監(jiān)控。收稿日期:2009一0825,修回日期:20090910?；痦椖?湖南省教育廳資助科研項目(07C216。作者簡介:陳華光(1961一,男,湖南省湘鄉(xiāng)人。副教授,碩士,主要 從事CAD與計算機控制方向的研究。中華測控網(wǎng) 1.2系統(tǒng)的組成及功能遠程監(jiān)控系

7、統(tǒng)主要由以下幾個部分構成 :(1底層控 制設備,由PLC、智能儀表等組成,通過現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(In franet實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采集和控制,獲取現(xiàn)場設 備的運行狀態(tài)。(2現(xiàn)場監(jiān)控計算機,通過與底層控制設備的 實時數(shù)據(jù)通信,將現(xiàn)場參數(shù)和設備狀況寫入數(shù)據(jù)庫服務器;從 數(shù)據(jù)庫服務器獲取遠程操作控制命令并執(zhí)行,將遠程客戶所需 的數(shù)據(jù)或者命令的執(zhí)行結果反饋給服務器。(3數(shù)據(jù)庫服務 器,存儲管理維護現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、遠程控制命令、 用戶操作權限、遠程操作、日志等數(shù)據(jù)信息以備Web服務器 和現(xiàn)場監(jiān)控計算機訪問。(4Web服務器,在這臺服務器t 放置若干能對現(xiàn)場牛產(chǎn)過程或者設備進行遠程操作的web

8、頁 面,遠程用戶先登錄此網(wǎng)站后,方可進行遠程操作。(5遠程 客戶端(裝有WEB瀏覽器的PC機,根據(jù)權限實現(xiàn)對系統(tǒng)的 瀏覽或監(jiān)控。l測墮墅.!El Internet 中心服務器?:j應用程序 l L 圓-ed r:=j遠程客戶端 代理 服服務 務器 器L。-_一 _一l現(xiàn)場監(jiān)控計算機l客戶端lInfranetPIZ多串口卡 智能儀表 D(墨 FCS圖1控制系統(tǒng)網(wǎng)絡結構 萬 方數(shù)據(jù)箜!塑 墮堡堂!莖王!:墮重堡壟堡墮型垂笙塑堡生 :!:系統(tǒng)構成B/S模式,所有面向Web的數(shù)據(jù)服務和應用程 序都存放在服務器上。對于中小型監(jiān)控系統(tǒng),系統(tǒng)結構可簡 化,上述(2、(3、(4項功能可在一臺計算機上安裝多種

9、服務器軟件組成中心服務器來實現(xiàn)。2在線監(jiān)測系統(tǒng)的通信技術2.1現(xiàn)場監(jiān)測機與PLC之間的通信PLC編程口與現(xiàn)場監(jiān)測計算機采用RS一232C標準的異步 串行通信。傳輸速率固定為9600bps。數(shù)據(jù)格式如圖2(a所 示,由l位起始位、7位數(shù)據(jù)位(ASCII碼、l位偶校驗位及 l位停止位組成。塑始位, !壘墼塑垡 等?隹些 (aPLC數(shù)據(jù)幀格式(b 幀的結構STX 4D 00圈x C B02n 3lH 44H 鯽l 枷 03H 43H 42H和校驗區(qū)(cPLC返回的響應幀圖2PLC幀格式現(xiàn)場監(jiān)測機與PLC采用呼叫應答的通信方式,監(jiān)測機具 有優(yōu)先權發(fā)送方式,具體通信過程為:監(jiān)測機首先主動向 PLC發(fā)送命

10、令,即命令幀,PLC收到命令后,自動向監(jiān)測機 回復響應,即響應幀。它們在通信過程中所采用的通信格式為 信息報文格式,幀結構如圖2(b所示,其中STX和ETX分 別表示幀的起始標志和結束標志,必須和命令碼與數(shù)據(jù)作為整 體一起發(fā)送。命令碼使用ENQ、STX、ETX、ACK、NAK 5個控制字符¨J。和校驗值是從命令碼開始到ETX之間的所有 字符的AsCII碼相加,取和的最低兩位數(shù)。若通信正常,當 PLC接收到監(jiān)測機的命令幀后將自動返回響應幀,形式如圖2 (c(假設此時D10寄存器中的數(shù)據(jù)為4D00H所示。2.2遠程監(jiān)控通信服務器與在線監(jiān)測現(xiàn)場監(jiān)測機(客戶機的實時數(shù)據(jù)通信 采用Window

11、s Sockets通信機制。Socket是Windows基于ISo 模型的網(wǎng)絡連接規(guī)范,它是應用程序和網(wǎng)絡之間的標準接口。 其中Socket流式套接字(Stream Socket是一種面向連接的 Socket,針對面向連接的TCP服務應用H_5】?？蛻舳撕头掌?的連接方式可以采用TCP/TP連接,服務器監(jiān)聽線程監(jiān)聽特 定的端口,在接到客戶端的連接請求時做出響應,建立個點 到點的連接,建立連接后的客戶端和服務器就可以通過這個連 接進行通信,服務器可以采集不同監(jiān)控點的現(xiàn)場信息服務器對 端口的監(jiān)聽以及數(shù)據(jù)傳輸可以用Socket技術實現(xiàn)。用Socket 設計的多線程服務器可以同時接受多個監(jiān)測機連接請

12、求,進行 數(shù)據(jù)發(fā)送與接收。整個數(shù)據(jù)通信過程的流程圖如圖3所示。服務器端首先啟 動,通過調(diào)用Socket(建立一個套接字,然后調(diào)用bind( 將該套接字和本地網(wǎng)絡地址聯(lián)在一起,再調(diào)用listen(使套 接字做好監(jiān)聽準備,并規(guī)定其請求隊列長度,用于限制請求的 個數(shù)之后調(diào)用accept(來接收連接?？蛻舳嗽诮⑻捉幼趾?可調(diào)用connect(和服務器連接。連接一旦建立,客戶端和 服務器就可以通過send(和receive(來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 等到數(shù)據(jù)發(fā)送完畢,用close(關閉套節(jié)字。Socket(1H listea(,h鬟 reatI(H IockelIl '一 一:I蒿bir(JJacc

13、ept(矧姍竺“ 客戶機 I J l 。I send( 通信 峰v5(e陋州, 服務器l C1。se(H Receive(圖3Socket工作流程3監(jiān)測系統(tǒng)設計3.1監(jiān)測系統(tǒng)硬件連接文章重點介紹現(xiàn)場監(jiān)測機PC與三菱公司FX2N PLC的連 接。在PC與PLC組成的控制系統(tǒng)中,必須用一根專用通信電 纜進行編程與通信,當編程調(diào)試結束后,該口即處于閑置狀 態(tài)。要實現(xiàn)PLC長距離數(shù)據(jù)通信,一種方法是采用PLC通信 擴展模件,另一種方法就是利用其自身的編程口,也能達到同 樣的效果,同時可節(jié)省開支。通過對編程口的分析和試驗,發(fā) 現(xiàn)可以用四線制方式實現(xiàn)PLC通信的連接方法,即用PLC的 4個引腳RXD(R+

14、、R一、TXD(T+、T一經(jīng)長線與PC 側的長線收發(fā)器相連接,通過長線收發(fā)器把信號轉換為RS一 232后與PC的串口相連“。其接口如圖4如示。應當指出的 是:為了使PLC始終處于“數(shù)據(jù)裝置就緒”狀態(tài),人為地將4號腳和7號腳短接,同樣為了使PLC能接受主機的命令,也 將2l號腳和20號腳短接。在實際應用中,PC機通常要與若 干個PLC通信,單個串口無法實現(xiàn),此時選用MOXA Intel lioC218Turbo系列串口卡帶Opt8F連接盒可實現(xiàn)與多個PI。C 相連進行擴展。txO-q二甄業(yè)|l R+3(R 3(TD-一豫B。塑V11曠兮 “,2【T 2(Ii 7(GNl 5(硎T 封 唧島1卜

15、20(T+ (9針 霸 理圣D<踣 一卜2(Tu盥W 長續(xù)收發(fā)器 f95針、圖4PC與PLC編程口的連接中華測控網(wǎng) chinamca.tom 萬 方數(shù)據(jù)1992計算機鍘帶與捧制第17卷3.2系統(tǒng)軟件設計現(xiàn)場監(jiān)測機PC與服務器數(shù)據(jù)的訪問,PC與PLC通信程序,CISockconnect執(zhí)行連機遠程客戶對服務器和現(xiàn)場監(jiān)控計算機的訪問等。Loop(2如果連成功則跳出循環(huán),將收到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)顯示在計現(xiàn)場監(jiān)測機PC與PLC通信程序主要完成PC機C(M1端算機上給出提示,并不斷刷新。實現(xiàn)方法用VB的Time控件口初始化程序(與PLC端口參數(shù)一致,串口方式的端口初始進行通過將它的Interval屬性來設

16、置定時刷新的時間間隔?；绦颉＿x用VB的MSC。mm通信控件來實現(xiàn),用CommPort 要接收和刷新的數(shù)據(jù)編寫在TimerTimer(過程中。 屬性設置并返回通信端口號;用Settings屬性進行通信參數(shù)的 (3服務器響應請求,發(fā)送數(shù)據(jù)至客戶端,客戶端觸發(fā)設置;用InBuffersize屬性確定輸入緩沖區(qū)的大小;用Por Clsock控件的DataArriVal事件,用GetData方法獲取數(shù)據(jù)。tOpen屬性打開串口屬性。實現(xiàn)語句為:其語句為:MSComml.Coromportl使用COMl端口進行通信c1.Co。kGetDataTcPS接收數(shù)據(jù)MSComml.Settings一"

17、9600,E,7,19600bit/s,偶校驗,7位數(shù)據(jù)如果接收到的是服務器對設備進行控制的命令,則凋用相 位。l位停止應的控制程序?qū)υO備進行控制。MSComml.PortOpen=True打開串¨接。服務器與客戶端采用基于TCP協(xié)議的網(wǎng)絡通信,需要分 遠程用戶通過IE瀏覽器登錄列提供監(jiān)控系統(tǒng)遠程操作服 別建立服務器端應用程序和客戶端應用程序。服務器端應用 務的網(wǎng)站,通過用戶認證和密碼方式等確定用戶的操作權限, 程序首先啟動。編程語言為VB 6.0,在應用程序中設服務器 并請求遠程操作頁面,網(wǎng)頁頁面內(nèi)嵌設計完成且發(fā)布后的客戶 端Socket控件的名為SerSock,客戶端的Socke

18、t控件的名為端WinSock的ActiveX控件,在服務器端的遠程控制管理界 CISock。面中,當打開相應的連接端口后,方能接受遠程客戶通過 (1建立套接字,完成初始化工作。選擇端口號時,注意 Web服務器向現(xiàn)場監(jiān)控計算機發(fā)出的TCP連接清求。當現(xiàn)場 要與客戶端保持一致,同時避免同其它通信程序相沖突。VB 監(jiān)控計算機允許連接時,發(fā)出TCP連接響應,至此客戶計算 實現(xiàn)方法為;將Sersock控件的Protocol屬性設置為sckTCP一 機通過Web頁面和現(xiàn)場監(jiān)控計算機建立了通信聯(lián)系。聯(lián)機成 Protocol使用TCP協(xié)議;通過State屬性反映連接當前TCP/功后,如果遠程客戶端為超級用戶則

19、町以通過操作界面對現(xiàn)場 IP的狀態(tài);通過Bind方法指定TCP連接的端口;通過Listen 設備進行遠程監(jiān)控、維護和管理等操作,普通用戶只能監(jiān)視而 方法進行偵聽。實現(xiàn)語句為:不能控制現(xiàn)場設備。ISerSockState<>sckCon“e。86ThenSe7Soc。Clos。4結束語Se,SO。k.Listen t開始偵聽文章介紹了基于PLC和Web的在線監(jiān)測技術具有實時(2當有客戶請求到來時,服務器端觸發(fā)Winsock控件的 性、高效性和可行性。將該方案成功用于某水廠的監(jiān)控系統(tǒng) Connecti。nR。qu。st事件,調(diào)用A。pt方法接受客戶請求,建 中,實踐證明,該方案結構簡單

20、、成本較低、開發(fā)周期短、適 立連接。實現(xiàn)語句為應性強、并且能夠長期的穩(wěn)定運行。文章給出了一種新璋!遠程IfSerSock.St。t。sckClos。dTh。s。,So。k.CIo。PLC實時監(jiān)控系統(tǒng)的設計方法,對設計和改造中小型遠程監(jiān) SerSOck.Accept requested控系統(tǒng)具有一定的參考價值。 (3當用戶發(fā)送請求數(shù)據(jù)信號時,服務器端產(chǎn)生Winsock 控件的DataArrival事件,調(diào)用GetData、SendDate方法來收 參考文獻:發(fā)數(shù)據(jù)。并用VB的字符串函數(shù)從接收的字符串中分離出控制 1全惠敏,戴瑜興基于Web的中央空調(diào)遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計J命令。實現(xiàn)語句為。2束長絮,張,繼ZOO勇6.,萎:主蓍釜設計與實現(xiàn)J.電氣自動化, SerSock.GetData strData接收數(shù)據(jù)一一一 ?；?;磊8-二(4j161二:i 一。(1初始化,建立套接字,設置遠程服務器地址和通信端 4胡錦暉,胡大斌,丁東東.基于So。ket技術的計算機與PLc通信口號等,用客戶端控件C1Sock的RemoteHost和RemotePort 方法研究J.計算機測量與控制,2007,15(6:767769.屬性進行遠程服務器地址和端f】號的設置,用connect方法與 5張允剛,劉常春.基于So。k。t和多線程的遠程監(jiān)控系統(tǒng)J.控主機連機。其主要程序段為:制,【程。2006