基于數據庫的PLC遠程監控系統研究

摘要：以PLC的運程監控系統為研究對象，提出了B/S系統的網絡架構。利用運程客戶端及網絡組件和本地的服務器、控制器、設備層構成硬件連接。在軟件方面，采取數據庫和WEB Services組合技術。建立MySQL數據庫和SQL Server數據通信，實現PC機和PLC跨平臺調用數據庫。通過調試，表明WEB頁面能夠實現遠程監控。

Abstract： In this paper， the network architecture of B / s system is proposed based on the PLC's monitoring system. It uses the client and network components to connect with the local server， controller and device layer. In the aspect of software， the combination technology of database and web services is adopted. Establish the data communication between MySQL database and SQL server， and realize the cross platform database transfer between PC and PLC. Through debugging， it shows that web page can realize remote monitoring.

關鍵詞：數據庫;PLC;監控;WEB

Key words： database;PLC;monitoring;Web

中圖分類號：TP393 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）09-0201-03

0 ?引言

PLC是一種應用于大型工業生產的智能控制器。由于其高處理速度、高可靠性，能適用多種環境廣泛應用，而且PLC可以通過自身擴展的接口與計算機或者上位機進行通信。因此大型復雜系統大多設計以PLC為核心的控制系統。隨著信息技術和工業4.0的發展，工業系統的集成變得非常必要。特別是，基于不同廠商控制器的監控系統集成。數據庫技術、WEB技術與PLC的結合實現在線的遠程監控。通過云平臺實現遠程網絡訪問與控制已逐步成為主流。

1 ?系統的控制方案設計

遠程監控系統主要有主機集中、瀏覽器-服務器（C/S）和客戶機服務器模式（B/S）[1]。B/S 模式是通過超文本傳輸協議方式向 WEB發出指令信息。服務器響應后，把訪問數據庫的信息編譯成 SQL 語言，再把該語言傳送至數據庫服務器。數據庫服務器接收信息，并檢驗真實性，最終將數據反饋到上一級服務器，形成HTML頁面顯示在瀏覽器上。或者通過人機交互，以WEB形式顯示于PC上。B/S模式具有便于維護，易于操做、可移植等特點，更適用于現代的工業控制系統。

一般的B/S 模式遠程監控系統，由服務器、客戶端和數據庫三層體系構成[2]。客戶端通過網址，訪問服務器，同時通過數據服務器處理數據，從而實現不同地點的數據傳輸、訪問。但是加上控制層，增加了控制服務功能，使得該模式更加強大，也使得現有的數據資源得到了充分應用，能夠實現 WEB 的遠程監控。（圖1）

2 ?系統硬件設計

基于Web的PLC控制系統遠程監控的硬件結構分由遠程和控制室網絡構成。其硬件結構如圖2所示。其中遠程網絡由接入的遠程客戶端以及相應的網絡器件組成，控制室網絡分為服務器層、控制器層、設備層三層結構。

服務器層主要是由 Web 服務器、數據庫服務器、Win CC服務器組成[3]?？刂破鞯淖饔檬沁M行過程控制，為可視化單元提供過程數據，并接收來自可視化單元的控制命令。本設計控制器部分主要采用西門子公司生產的 S7系列1200PLC;設備層也可以稱為被控對象層，主要是現場的伺服驅動、變頻器、各種智能儀表及閥等。

3 ?軟件設計

基于 Web 的 PLC 控制系統遠程監控軟件結構如圖3所示，主要分為 Web 務器、遠程監控服務器兩個部分?，F場控制設備的各種數據信息存放在SQL數據庫中，通過建立和MySQL數據庫連接，讀取或者翻譯其中的信息，通過WEB頁面表達和顯示出來。

3.1 WEB技術

Web Services是指由企業開發完成的其特別需求的在線應用服務并對外進行發布[4]。目的是不同平臺之間進行數據傳輸和相互操作。該技術也是PLC和服務器之間可以跨平臺傳輸數據的基礎，其調用過程如圖4所示。主要是通過SOAP在Web上提供軟件服務，使用WSDL文檔進行解釋并注冊?？蛻舳四軌蛲ㄟ^Internet向Web Services服務端發送請求或者響應請求，從而得到數據信息，也就是利用Web Services技術，把從PLC各端口的數據封裝成接口，利用改寫接口中的方法得到PLC傳送的各種數據，以實現PC機和PLC跨平臺調用的數據目的。

1200PLC通過自身的以太網口與上位機通信，通過APACHE實現WEB應用的文檔解析。 生成JAJA本地類。通過WEB允許的通信協議和1200PLC通信，實現PLC數據的寫入和讀取。獲得的數據可以直接轉發到WEB動態頁面。

3.2 數據庫平臺實現遠程訪問

使用MySQL數據庫，可以十分方便的管理系統數據信息[5]。運行MySQL數據在Web開發中的，我們必須先連接到數據庫中;SQL Server 是微軟公司開發的一個關系數據庫管理系統，存儲著現場設備的數據信息。因此必須把MySQL數據和SQL Server數據庫建立通信。

開放數據互聯（ODBC）是開放服務結構中有關數據庫的一個組成部分，它建立了一組規范，并提供了一組對數據庫訪問的標準[6]。所以在SQL ?Server 的服務器上安裝My SQL的ODBC驅動，同時也為MySQL數據庫建立ODBC系統數據源。然后操作數據前者數據庫和后者的同步。而JAVA語言實現對數據庫MySQL的操作，同時WEB解析出程序編碼以直觀的信息顯示在瀏覽器上。（圖5）

本系統采用WEB 通用瀏覽器作為遠程監控的監視畫面.Java語言是支持網頁瀏覽器，利用 Java 編寫本系統語言，需要從 SUN 公司下載s7api.jar等，這些開發包提供了編寫語言時所用到的頭文件[7]。將這些開發包與 Java的數據包放在同一路徑下。

操作人員在實時數據查詢頁面可以瀏覽工控設備的實時狀態信息，頁面通過調用串口程序向 PLC 發出寫入或者查詢命令后，會將PLC 控制的下位機設備的實時狀態信息以十六進制的形式進行反饋，并轉換為 JAVA 語句，WEB 頁面對轉換的 JAVA 語句進行分析。直觀簡介的顯示在瀏覽器的網頁上，如圖6所示。操作人員能夠進行方便快捷的瀏覽。也能夠對現場設備的運行參數進行修改、綜合查詢監視，也能夠進行單個數據信息的監視查詢。

4 ?結論

采用WEB技術實現了遠程的PLC監控系統。即利用Apache建立了遠程監控系統的Web服務器。在遠程訪問時采用My SQL 數據庫與SQL Server 數據庫通信，讀取PLC中的數據信息。運用PHP技術實現My SQL 數據庫的連接和操作，在網頁中實現登錄、下載功能。同時也能查看PLC的數據及現場歷史數據。

參考文獻：

[1]邱萌.B/S模式的流程工業實時信息系統和智能故障診斷的研究[D].南京：南京工業大學，2003.

[2]羅遠福.基于Internet的PLC遠程實訓應用[J].重慶電力高等?？茖W校學報，2020，25（06）：21-23，47.

[3]王志泉，湯麗華.基于web的PLC在線仿真實驗平臺[J].科技經濟導刊，2020，28（32）：18，17.

[4]趙宏圖.關于PLC在罐區監控系統中的應用[J].設備管理與維修，2020（20）：101-102.

[5]王開宇，盧誠，韓延義，王林，張文軒.基于Web的PLC流水線監控系統設計[J].實驗科學與技術，2019，17（04）：1-4，14.

[6]武立甲.基于WEB的PLC遠程監控系統的研究[D].太原科技大學，2013.

[7]趙德瑞.基于Web的PLC控制系統遠程監控技術的研究[D].河北工業大學，2011.

作者簡介：葛笑寒（1983-），男，河南三門峽人，副教授，研究方向為電氣自動化控制。

基金項目院三門峽市科技發展計劃項目（2019010114）;三門峽職業技術學院科技服務項目（SZY-2020-064）。