袁練 李德英 彭威 齊劍斌 張淑姿 肖紅輝

摘? 要：在工業(yè)控制逐漸趨于數(shù)字信息化、智能化、集成化的大時代背景下，地域和時間上不受限制的遠程監(jiān)控技術(shù)成為了自動化控制系統(tǒng)的急切要求。本文以TeamViewer監(jiān)控平臺為參照，將之與PLC組態(tài)監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)手機端遠程監(jiān)控PLC。通過上位機和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器對工況現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行采集，通過工業(yè)以太網(wǎng)將PLC和組態(tài)軟件進行局域網(wǎng)連接，使組態(tài)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)、手機終端數(shù)據(jù)處理技術(shù)緊密結(jié)合，以形成狀態(tài)、數(shù)據(jù)、監(jiān)控、管理于一體的手機端遠程監(jiān)控系統(tǒng)。有效地實現(xiàn)了現(xiàn)場控制狀態(tài)數(shù)據(jù)的遠距離實時查看，極大地提升了PLC控制系統(tǒng)的工作效率和故障維修處理能力。

關(guān)鍵詞：遠程監(jiān)控;互聯(lián)網(wǎng);PLC;組態(tài)技術(shù)

中圖分類號：TP277? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）09-0150-03

0? 引? 言

手機遠程組態(tài)監(jiān)控技術(shù)是以互聯(lián)網(wǎng)為媒介，將現(xiàn)場組態(tài)監(jiān)控技術(shù)和手機APP技術(shù)結(jié)合起來，形成雙站式終端視窗狀態(tài)監(jiān)控。它包含遠程監(jiān)控、實時管理和性能檢測三個方面的應(yīng)用。遠程監(jiān)控是指在客戶端獲取并調(diào)整遠程現(xiàn)場設(shè)備的工作狀態(tài)。實時管理是指通過上位機的反饋信息對遠程現(xiàn)場工設(shè)進行實時性的操作。性能檢測是指工程管理人員可通過上位機和現(xiàn)場監(jiān)控來定期地進行遠程檢測現(xiàn)場設(shè)備的管理。因此，在移動智能設(shè)備廣泛普及和功能豐富的現(xiàn)今，將組態(tài)監(jiān)控技術(shù)與手機客戶端應(yīng)用技術(shù)結(jié)合起來，打造遠程實時獲取現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)的手機監(jiān)控系統(tǒng)，對當代工業(yè)自動化有著深遠的意義。

1? 系統(tǒng)方案的討論和選擇

本系統(tǒng)基于如圖1所示的C/S結(jié)構(gòu)，該模式由上位機和PLC構(gòu)成的局域網(wǎng)服務(wù)器以及手機應(yīng)用軟件和組態(tài)監(jiān)控軟件組成的客戶端兩部分組成。通過遠程組態(tài)信號采集端獲取PLC運行狀態(tài)信息再通過遠程數(shù)據(jù)處理將采集數(shù)據(jù)交互到互聯(lián)網(wǎng)，然后由手機APP進行數(shù)據(jù)接收處理，或者說將采集數(shù)據(jù)發(fā)到專用數(shù)據(jù)存儲空間，再由手機APP根據(jù)定義路徑對數(shù)據(jù)庫進行訪問，從而達到功能目的。本系統(tǒng)基于工控機端組態(tài)監(jiān)控的基礎(chǔ)，然后通過計算機端應(yīng)用配置處理程序?qū)M態(tài)數(shù)據(jù)和一些配置進行數(shù)據(jù)處理打包形成云數(shù)據(jù)共享和訪問數(shù)據(jù)空間，最后由手機組態(tài)應(yīng)用程序進行數(shù)據(jù)組態(tài)并進行變量分配。

現(xiàn)今工控主要采取的組態(tài)監(jiān)控方式是通過計算機組態(tài)軟件與PLC之間進行數(shù)據(jù)交互，我們正是在它的基礎(chǔ)上進行補充，以計算機組態(tài)監(jiān)控為主，同時輔以手機端實時監(jiān)控，實現(xiàn)操作無地域信息交互，提高現(xiàn)場工況自動控制系統(tǒng)的保障性、安全性、可維護性、遠程技術(shù)可處理性等。

以現(xiàn)今計算機組態(tài)監(jiān)控為開發(fā)基礎(chǔ)，通過大數(shù)據(jù)云與手機組態(tài)技術(shù)實現(xiàn)對PLC組態(tài)界面的實時狀態(tài)獲取與技術(shù)規(guī)劃處理，再以手機組態(tài)技術(shù)對接收數(shù)據(jù)進行工控技術(shù)化處理，從而形成一個面向工控的云端手機APP組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。

2? PLC運行狀態(tài)與數(shù)據(jù)交互分析

PLC工作方式采用周期性循環(huán)掃描，其控制是對各個被控對象的邏輯狀態(tài)進行計算，其可以歸結(jié)為0態(tài)和1態(tài)。從圖2我們可以推論出，根據(jù)PLC系統(tǒng)配置和用戶程序設(shè)計要求，外部的每個信號都有對應(yīng)的寄存地址，再通過系統(tǒng)CPU進行功能處理。因此，組態(tài)監(jiān)控的實質(zhì)是對寄存器的狀態(tài)標志進行交互獲取。從根本上來說，計算機組態(tài)監(jiān)控軟件與PLC之間的PC/PPI串口通訊實質(zhì)就是對PLC內(nèi)部各相關(guān)寄存器進行訪問。就如匯編程序中的MOV指令一樣，把數(shù)據(jù)狀態(tài)位傳送給寄存器。如：MOV AX，3000H。組態(tài)監(jiān)控軟件也正是通過計算機系統(tǒng)指令獲取所要操作的數(shù)據(jù)狀態(tài)位，在通過各種圖元動畫屬性設(shè)計使該圖元作為工作寄存器的動態(tài)標志。

簡單來說，組態(tài)監(jiān)控就是以PLC內(nèi)部各寄存器的狀態(tài)變化為核心，通過數(shù)據(jù)通訊交互使工作寄存器位狀態(tài)信息顯示在屏幕的過程。PLC內(nèi)部寄存器有著各自獨有的存儲空間地址分配。

如圖3所示，PLC的工作方式基本就是先對內(nèi)部狀態(tài)進行診斷和處理，然后再對通訊模塊進行訪問，檢測外部通訊，再然后和編程軟件或者組態(tài)軟件進行數(shù)據(jù)交互，下載PLC程序，對PLC程序進行處理和采樣，確定輸入映像寄存器I的狀態(tài)，當檢測I狀態(tài)符合執(zhí)行條件時，程序執(zhí)行，不斷通過輸出映像寄存器Q的狀態(tài)變化產(chǎn)生高低電平，去使晶體管等開關(guān)方式進行合斷，從而驅(qū)動控制外部負載。

如圖4所示，以西門子S7-200PLC來分析I為輸入寄存器，Q為輸出寄存器，當有外部輸入觸發(fā)信號時，I的狀態(tài)標志被置1，條件滿足，程序執(zhí)行，Q的狀態(tài)標志置1，系統(tǒng)檢測到邏輯執(zhí)行信號，硬件驅(qū)動執(zhí)行，電路閉合，負載得電。因此，通過讀取工作寄存器的狀態(tài)我們便可以實時獲取整個PLC工作系統(tǒng)的工作狀態(tài)?？偟膩碚f，組態(tài)監(jiān)控是以對寄存器狀態(tài)進行處理包裝配置的過程。

3? 系統(tǒng)框架與功能實現(xiàn)

為了達到手機端實時與電腦端進行數(shù)據(jù)交互并將其進行組態(tài)封裝，必須要有電腦端數(shù)據(jù)采集接入封裝應(yīng)用程序和手機端訪問處理包裝應(yīng)用程序這些功能，而圖5正充分的反映了這一點。當今世界技術(shù)發(fā)展飛速，我們充分學習，不斷創(chuàng)新。像向日葵、QQ遠程協(xié)助、TeamViewer等數(shù)據(jù)交互軟件給了我們很大的啟示和技術(shù)支持，但工控是相當嚴謹?shù)?，是以穩(wěn)定性和可靠性為根本的，因此必須要充分考慮到手機端監(jiān)控的不足和問題，合理的將大數(shù)據(jù)加工技術(shù)與工控的固有特性結(jié)合于一體。

4? 服務(wù)器的功能分析

在遠程組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)中，PLC與服務(wù)器工況計算機連接，采用RS-485串行通信標準使計算機的COM串口進行局域網(wǎng)通信。手機監(jiān)控應(yīng)用程序通過在線網(wǎng)絡(luò)與計算機系統(tǒng)實時保持同步運行，實時對組態(tài)監(jiān)控軟件進行數(shù)據(jù)交互，生成獨立的訪問地址，并通過驗證連接密碼與目標手機端進行關(guān)系確認。

同時利用組態(tài)軟件設(shè)計出各個模塊的監(jiān)控與檢測界面，這就賦予了對目標元件進行加工包裝的空間。

5? 手機端的功能分析

組態(tài)監(jiān)控界面如圖6所示，其清晰的表達了PLC所控負載的工作狀態(tài)。但考慮到很多大型PLC控制系統(tǒng)組態(tài)界面，同時考慮到手機是電容式的觸摸屏，電容式觸摸屏的漂移現(xiàn)象極大地影響到工控的嚴謹性，一旦按錯對系統(tǒng)的運行會造成很大的影響。所以，手機組態(tài)界面的功能操縱不能采用觸摸式驅(qū)動，而應(yīng)該選取各位可靠的控制密碼驅(qū)動形式，如點擊界面操縱按鈕，界面自動彈出控制密碼輸入界面。

根據(jù)手機的基本特性，我們在不斷加強對手機組態(tài)視控界面的設(shè)計和結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化，形成操縱固化技術(shù)處理。使手機監(jiān)控界面效果的觀視、操縱、狀態(tài)信息界面進行分流化管理，從而達到對手機界面利用更科學、更合理、更高效的目的。

6? 結(jié)? 論

將大數(shù)據(jù)處理技術(shù)與組態(tài)監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合，形成新一代手機PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)，具有強烈的現(xiàn)實意義。本文的研究重點在于驗證手機組態(tài)監(jiān)控技術(shù)的可行性和支撐技術(shù)成熟性，也旨在表明此系統(tǒng)用于投放自動化工況現(xiàn)場具備很強的實用性。

手機遠程組態(tài)監(jiān)控技術(shù)是一門綜合性技術(shù)，所涉及的領(lǐng)域極為廣泛，不斷將新興產(chǎn)物融合才是行業(yè)的前景。團隊目前的精力將投入到設(shè)計功能更為豐富、應(yīng)用更為靈活的監(jiān)控平臺，進一步提高監(jiān)控管理的質(zhì)量和范圍，深挖技術(shù)創(chuàng)新點，力爭做出自己的特色和品牌，為迎接工業(yè)5G、為中國2025的建設(shè)添上亮麗的一筆。

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作者簡介：袁練（1999-），男，漢族，湖南隆回人，本科在讀，研究方向：自動控制;通訊作者：李德英（1968-），女，漢族，湖南婁底人，碩士研究生，高級工程師，主要研究方向：電氣自動化的科研與教學工作;彭威（1998.06-），男，漢族，湖南醴陵人，本科在讀，研究方向：自動控制;齊劍斌（1998.09-），男，漢族，湖南株洲人，本科在讀，研究方向：自動控制;張淑姿（1998.11-），女，漢族，湖南溆浦人，團支書，本科在讀，研究方向：自動控制;肖紅輝（1997.11-），男，土家族，湖南常德人，本科在讀，研究方向：電子信息技術(shù)。