基于PLC的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)探究

晁 陽(yáng)

(武警后勤學(xué)院軍械與建筑工程系 300309)

基于PLC的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)探究

晁 陽(yáng)

(武警后勤學(xué)院軍械與建筑工程系 300309)

本文基于PLC的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)為研究點(diǎn)，介紹了常見(jiàn)plc結(jié)構(gòu)系統(tǒng)框架，闡述了基于PLC的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)，并結(jié)合實(shí)例分析了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn)情況，對(duì)于今后更加深入開(kāi)展基于plc的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究工作具有一定的指導(dǎo)意義。

PLC；遠(yuǎn)程監(jiān)控；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；數(shù)據(jù)通信

引言

近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)已從傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)制造模式逐步轉(zhuǎn)向了高速、連續(xù)、集成以及智能化的現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)制造模式。另一方面，伴隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)品需求量越來(lái)越大，而勞動(dòng)力成本日益攀升，傳統(tǒng)的工業(yè)監(jiān)控方式已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控的需要。為更好提高工廠(chǎng)管理水平，在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)憑借其優(yōu)良特性得到了廣泛應(yīng)用。遠(yuǎn)程監(jiān)控涉及到了包含計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)、自動(dòng)化、通信等諸多領(lǐng)域，具有極大的科學(xué)性和可靠性。而PLC 技術(shù)的具有的功能齊全、操作性靈活，有很高的可靠性以及非常強(qiáng)烈的抗干擾能力等優(yōu)點(diǎn)更是備受矚目。

1.系統(tǒng)架構(gòu)

圖1 所示為一種具有高度可靠性的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的總體框架結(jié)構(gòu)。

圖1 系統(tǒng)總體框架結(jié)構(gòu)

可以看出該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：（1）對(duì)廠(chǎng)區(qū)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè)以及產(chǎn)品加工質(zhì)量的檢驗(yàn)，有效提升了監(jiān)控系統(tǒng)的功能和作用，促使遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的作用從常規(guī)的制造過(guò)程和設(shè)備監(jiān)控轉(zhuǎn)向質(zhì)量和社會(huì)效益的監(jiān)控。（2）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)、制造以及加工過(guò)程實(shí)行全程監(jiān)視以及診斷，最大程度上做到產(chǎn)品的集中管理和優(yōu)化控制。（3）系統(tǒng)采用的分布式監(jiān)控和診斷模式使得該監(jiān)控系統(tǒng)擁有較好的自身診斷、維護(hù)以及恢復(fù)能力。（4）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接模塊，實(shí)現(xiàn)分布監(jiān)測(cè)，統(tǒng)一管理，監(jiān)控同診斷網(wǎng)絡(luò)相連，便于保障生產(chǎn)企業(yè)CIMS的構(gòu)成。（5）層次化結(jié)構(gòu)形式作為整體系統(tǒng)的組成方式，其同一層上的不同模塊地位相同，因此不會(huì)出現(xiàn)單個(gè)模塊失效而影響到整個(gè)模塊的狀況。

2 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)中，上位機(jī)主要需完成廠(chǎng)區(qū)內(nèi)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、故障報(bào)警、時(shí)間日期和機(jī)械設(shè)備狀態(tài)的顯示，相關(guān)參數(shù)設(shè)置，管理員權(quán)限登錄等工作。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主界面包括以下部分：1）主畫(huà)面：顯示廠(chǎng)區(qū)生產(chǎn)工藝流程。如設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)顯示、時(shí)間日期顯示等。（2）趨勢(shì)分析：即實(shí)施趨勢(shì)曲線(xiàn)以及相關(guān)歷史趨勢(shì)曲線(xiàn)的走勢(shì)分析，并且記錄生產(chǎn)需要的歷史數(shù)據(jù)，便于直觀(guān)反映出來(lái)。（3）工藝流程圖：各部分畫(huà)面顯示的詳細(xì)運(yùn)行狀態(tài)報(bào)警提示等。（4）報(bào)表打印與web發(fā)布：利用excel生產(chǎn)報(bào)表并繪制打印。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)曲線(xiàn)發(fā)送至管理部門(mén)。

2.2 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)

下位機(jī)程序設(shè)計(jì)是該P(yáng)LC遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。PLC的編程環(huán)境通常采用模塊化設(shè)計(jì)方法，提供了包括組織塊、功能塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)功能等功能明確的基本模塊。在PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者編寫(xiě)的程序及相應(yīng)數(shù)據(jù)即存放于這些模塊之中。在執(zhí)行操作系統(tǒng)程序時(shí)，其程序結(jié)構(gòu)清晰，能有效簡(jiǎn)化程序組織，便于修改和調(diào)試。從整體上看，整個(gè)下位機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為主從模式。

3.PLC數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn)

作為驗(yàn)證，將上述常見(jiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于某水廠(chǎng)進(jìn)行測(cè)試研究?？紤]到該水廠(chǎng)主控室同各監(jiān)測(cè)站之間相互分散以及距離偏遠(yuǎn)的問(wèn)題，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了適當(dāng)改進(jìn)，提出了一種較通用和實(shí)用的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。如圖2所示：

圖 2 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)中服務(wù)器同現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信采用windows Sockets通信方式，客戶(hù)端和服務(wù)器采用TCL的連接方式。即服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)線(xiàn)監(jiān)聽(tīng)特定的網(wǎng)絡(luò)，在接到客戶(hù)端發(fā)出的連接指令后做出響應(yīng)，通過(guò)建立起一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的連接，連接成功后，客戶(hù)端和服務(wù)器便可利用該連接進(jìn)行通信。之后通過(guò)Socket 技術(shù)，服務(wù)器便可以采集不同監(jiān)控點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)信息服務(wù)器對(duì)端口的監(jiān)聽(tīng)以及相應(yīng)數(shù)據(jù)的傳輸 。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，Socket設(shè)計(jì)的多線(xiàn)程服務(wù)器能夠同時(shí)接受多個(gè)監(jiān)測(cè)機(jī)連接請(qǐng)求并進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送與接收。

上述系統(tǒng)在該廠(chǎng)應(yīng)用一段時(shí)間后得出結(jié)論：基于PLC與在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)的結(jié)合具有實(shí)時(shí)、高效、可行的特點(diǎn)，且成本低廉，實(shí)用性強(qiáng)。設(shè)備運(yùn)行期間系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)正常，未發(fā)生過(guò)故障，為企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)語(yǔ)

不得不說(shuō)，多年來(lái)，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的成功運(yùn)用為我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展起到了不可忽視的作用。長(zhǎng)期實(shí)踐證明，基于PLC的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)具有安裝方便、操作簡(jiǎn)單、覆蓋面廣、費(fèi)用低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有較高的實(shí)用價(jià)值。它的運(yùn)用能夠在很大程度上提高設(shè)備使用效率，減輕工作人員負(fù)擔(dān)以及故障發(fā)生的次數(shù)，大大提高了生產(chǎn)效率。相信隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，基于PLC的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)必將得到更加深入的研究，并更廣泛應(yīng)于未來(lái)各前言制造領(lǐng)域。

[1]王貴成,宋琳,徐心和. 一種基于PLC的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息,2015（09）:116-117.

[2]姚勝藍(lán),宋剛,胡德金. 基于PLC的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2013（07）:50-51.

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1007-6344（2016）07-0299-01