基于数据库的PLC远程监控系统研究

摘要：以PLC的运程监控系统为研究对象，提出了B/S系统的网络架构。利用运程客户端及网络组件和本地的服务器、控制器、设备层构成硬件连接。在软件方面，采取数据库和WEB Services组合技术。建立MySQL数据库和SQL Server数据通信，实现PC机和PLC跨平台调用数据库。通过调试，表明WEB页面能够实现远程监控。

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.

关键词：数据库;PLC;监控;WEB

Key words： database;PLC;monitoring;Web

中图分类号：TP393                                     文獻标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）09-0201-03

0  引言

PLC是一种应用于大型工业生产的智能控制器。由于其高处理速度、高可靠性，能适用多种环境广泛应用，而且PLC可以通过自身扩展的接口与计算机或者上位机进行通信。因此大型复杂系统大多设计以PLC为核心的控制系统。随着信息技术和工业4.0的发展，工业系统的集成变得非常必要。特别是，基于不同厂商控制器的监控系统集成。数据库技术、WEB技术与PLC的结合实现在线的远程监控。通过云平台实现远程网络访问与控制已逐步成为主流。

1  系统的控制方案设计

远程监控系统主要有主机集中、浏览器-服务器（C/S）和客户机服务器模式（B/S）[1]。B/S 模式是通过超文本传输协议方式向 WEB发出指令信息。服务器响应后，把访问数据库的信息编译成 SQL 语言，再把该语言传送至数据库服务器。数据库服务器接收信息，并检验真实性，最终将数据反馈到上一级服务器，形成HTML页面显示在浏览器上。或者通过人机交互，以WEB形式显示于PC上。B/S模式具有便于维护，易于操做、可移植等特点，更适用于现代的工业控制系统。

一般的B/S 模式远程监控系统，由服务器、客户端和数据库三层体系构成[2]。客户端通过网址，访问服务器，同时通过数据服务器处理数据，从而实现不同地点的数据传输、访问。但是加上控制层，增加了控制服务功能，使得该模式更加强大，也使得现有的数据资源得到了充分应用，能够实现 WEB 的远程监控。（图1）

2  系统硬件设计

基于Web的PLC控制系统远程监控的硬件结构分由远程和控制室网络构成。其硬件结构如图2所示。其中远程网络由接入的远程客户端以及相应的网络器件组成，控制室网络分为服务器层、控制器层、设备层三层结构。

服务器层主要是由 Web 服务器、数据库服务器、Win CC服务器组成[3]。控制器的作用是进行过程控制，为可视化单元提供过程数据，并接收来自可视化单元的控制命令。本设计控制器部分主要采用西门子公司生产的 S7系列1200PLC;设备层也可以称为被控对象层，主要是现场的伺服驱动、变频器、各种智能仪表及阀等。

3  软件设计

基于 Web 的 PLC 控制系统远程监控软件结构如图3所示，主要分为 Web 务器、远程监控服务器两个部分。现场控制设备的各种数据信息存放在SQL数据库中，通过建立和MySQL数据库连接，读取或者翻译其中的信息，通过WEB页面表达和显示出来。

3.1 WEB技术

Web Services是指由企业开发完成的其特别需求的在线应用服务并对外进行发布[4]。目的是不同平台之间进行数据传输和相互操作。该技术也是PLC和服务器之间可以跨平台传输数据的基础，其调用过程如图4所示。主要是通过SOAP在Web上提供软件服务，使用WSDL文档进行解释并注册。客户端能够通过Internet向Web Services服务端发送请求或者响应请求，从而得到数据信息，也就是利用Web Services技术，把从PLC各端口的数据封装成接口，利用改写接口中的方法得到PLC传送的各种数据，以实现PC机和PLC跨平台调用的数据目的。

1200PLC通过自身的以太网口与上位机通信，通过APACHE实现WEB应用的文档解析。 生成JAJA本地类。通过WEB允许的通信协议和1200PLC通信，实现PLC数据的写入和读取。获得的数据可以直接转发到WEB动态页面。

3.2 数据库平台实现远程访问

使用MySQL数据库，可以十分方便的管理系统数据信息[5]。运行MySQL数据在Web开发中的，我们必须先连接到数据库中;SQL Server 是微软公司开发的一个关系数据库管理系统，存储着现场设备的数据信息。因此必须把MySQL数据和SQL Server数据库建立通信。

开放数据互联（ODBC）是开放服务结构中有关数据库的一个组成部分，它建立了一组规范，并提供了一组对数据库访问的标准[6]。所以在SQL  Server 的服务器上安装My SQL的ODBC驱动，同时也为MySQL数据库建立ODBC系统数据源。然后操作数据前者数据库和后者的同步。而JAVA语言实现对数据库MySQL的操作，同时WEB解析出程序编码以直观的信息显示在浏览器上。（图5）

本系统采用WEB 通用浏览器作为远程监控的监视画面.Java语言是支持网页浏览器，利用 Java 编写本系统语言，需要从 SUN 公司下载s7api.jar等，这些开发包提供了编写语言时所用到的头文件[7]。将这些开发包与 Java的数据包放在同一路径下。

操作人员在实时数据查询页面可以浏览工控设备的实时状态信息，页面通过调用串口程序向 PLC 发出写入或者查询命令后，会将PLC 控制的下位机设备的实时状态信息以十六进制的形式进行反馈，并转换为 JAVA 语句，WEB 页面对转换的 JAVA 语句进行分析。直观简介的显示在浏览器的网页上，如图6所示。操作人员能够进行方便快捷的浏览。也能够对现场设备的运行参数进行修改、综合查询监视，也能够进行單个数据信息的监视查询。

4  结论

采用WEB技术实现了远程的PLC监控系统。即利用Apache建立了远程监控系统的Web服务器。在远程访问时采用My SQL 数据库与SQL Server 数据库通信，读取PLC中的数据信息。运用PHP技术实现My SQL 数据库的连接和操作，在网页中实现登录、下载功能。同时也能查看PLC的数据及现场历史数据。

参考文献：

[1]邱萌.B/S模式的流程工业实时信息系统和智能故障诊断的研究[D].南京：南京工业大学，2003.

[2]罗远福.基于Internet的PLC远程实训应用[J].重庆电力高等专科学校学报，2020，25（06）：21-23，47.

[3]王志泉，汤丽华.基于web的PLC在线仿真实验平台[J].科技经济导刊，2020，28（32）：18，17.

[4]赵宏图.关于PLC在罐区监控系统中的应用[J].设备管理与维修，2020（20）：101-102.

[5]王开宇，卢诚，韩延义，王林，张文轩.基于Web的PLC流水线监控系统设计[J].实验科学与技术，2019，17（04）：1-4，14.

[6]武立甲.基于WEB的PLC远程监控系统的研究[D].太原科技大学，2013.

[7]赵德瑞.基于Web的PLC控制系统远程监控技术的研究[D].河北工业大学，2011.

作者简介：葛笑寒（1983-），男，河南三门峡人，副教授，研究方向为电气自动化控制。

基金项目院三门峡市科技发展计划项目（2019010114）;三门峡职业技术学院科技服务项目（SZY-2020-064）。