基于互联网与手机组态技术的PLC远程监控系统研究

袁练 李德英 彭威 齐剑斌 张淑姿 肖红辉

摘  要：在工业控制逐渐趋于数字信息化、智能化、集成化的大时代背景下，地域和时间上不受限制的远程监控技术成为了自动化控制系统的急切要求。本文以TeamViewer监控平台为参照，将之与PLC组态监控技术相结合，实现手机端远程监控PLC。通过上位机和网络服务器对工况现场数据进行采集，通过工业以太网将PLC和组态软件进行局域网连接，使组态技术、互联网、手机终端数据处理技术紧密结合，以形成状态、数据、监控、管理于一体的手机端远程监控系统。有效地实现了现场控制状态数据的远距离实时查看，极大地提升了PLC控制系统的工作效率和故障维修处理能力。

关键词：远程监控;互联网;PLC;组态技术

中图分类号：TP277      文獻标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）09-0150-03

0  引  言

手机远程组态监控技术是以互联网为媒介，将现场组态监控技术和手机APP技术结合起来，形成双站式终端视窗状态监控。它包含远程监控、实时管理和性能检测三个方面的应用。远程监控是指在客户端获取并调整远程现场设备的工作状态。实时管理是指通过上位机的反馈信息对远程现场工设进行实时性的操作。性能检测是指工程管理人员可通过上位机和现场监控来定期地进行远程检测现场设备的管理。因此，在移动智能设备广泛普及和功能丰富的现今，将组态监控技术与手机客户端应用技术结合起来，打造远程实时获取现场设备运行状态的手机监控系统，对当代工业自动化有着深远的意义。

1  系统方案的讨论和选择

本系统基于如图1所示的C/S结构，该模式由上位机和PLC构成的局域网服务器以及手机应用软件和组态监控软件组成的客户端两部分组成。通过远程组态信号采集端获取PLC运行状态信息再通过远程数据处理将采集数据交互到互联网，然后由手机APP进行数据接收处理，或者说将采集数据发到专用数据存储空间，再由手机APP根据定义路径对数据库进行访问，从而达到功能目的。本系统基于工控机端组态监控的基础，然后通过计算机端应用配置处理程序对组态数据和一些配置进行数据处理打包形成云数据共享和访问数据空间，最后由手机组态应用程序进行数据组态并进行变量分配。

现今工控主要采取的组态监控方式是通过计算机组态软件与PLC之间进行数据交互，我们正是在它的基础上进行补充，以计算机组态监控为主，同时辅以手机端实时监控，实现操作无地域信息交互，提高现场工况自动控制系统的保障性、安全性、可维护性、远程技术可处理性等。

以现今计算机组态监控为开发基础，通过大数据云与手机组态技术实现对PLC组态界面的实时状态获取与技术规划处理，再以手机组态技术对接收数据进行工控技术化处理，从而形成一个面向工控的云端手机APP组态监控系统。

2  PLC运行状态与数据交互分析

PLC工作方式采用周期性循环扫描，其控制是对各个被控对象的逻辑状态进行计算，其可以归结为0态和1态。从图2我们可以推论出，根据PLC系统配置和用户程序设计要求，外部的每个信号都有对应的寄存地址，再通过系统CPU进行功能处理。因此，组态监控的实质是对寄存器的状态标志进行交互获取。从根本上来说，计算机组态监控软件与PLC之间的PC/PPI串口通讯实质就是对PLC内部各相关寄存器进行访问。就如汇编程序中的MOV指令一样，把数据状态位传送给寄存器。如：MOV AX，3000H。组态监控软件也正是通过计算机系统指令获取所要操作的数据状态位，在通过各种图元动画属性设计使该图元作为工作寄存器的动态标志。

简单来说，组态监控就是以PLC内部各寄存器的状态变化为核心，通过数据通讯交互使工作寄存器位状态信息显示在屏幕的过程。PLC内部寄存器有着各自独有的存储空间地址分配。

如图3所示，PLC的工作方式基本就是先对内部状态进行诊断和处理，然后再对通讯模块进行访问，检测外部通讯，再然后和编程软件或者组态软件进行数据交互，下载PLC程序，对PLC程序进行处理和采样，确定输入映像寄存器I的状态，当检测I状态符合执行条件时，程序执行，不断通过输出映像寄存器Q的状态变化产生高低电平，去使晶体管等开关方式进行合断，从而驱动控制外部负载。

如图4所示，以西门子S7-200PLC来分析I为输入寄存器，Q为输出寄存器，当有外部输入触发信号时，I的状态标志被置1，条件满足，程序执行，Q的状态标志置1，系统检测到逻辑执行信号，硬件驱动执行，电路闭合，负载得电。因此，通过读取工作寄存器的状态我们便可以实时获取整个PLC工作系统的工作状态。总的来说，组态监控是以对寄存器状态进行处理包装配置的过程。

3  系统框架与功能实现

为了达到手机端实时与电脑端进行数据交互并将其进行组态封装，必须要有电脑端数据采集接入封装应用程序和手机端访问处理包装应用程序这些功能，而图5正充分的反映了这一点。当今世界技术发展飞速，我们充分学习，不断创新。像向日葵、QQ远程协助、TeamViewer等数据交互软件给了我们很大的启示和技术支持，但工控是相当严谨的，是以稳定性和可靠性为根本的，因此必须要充分考虑到手机端监控的不足和问题，合理的将大数据加工技术与工控的固有特性结合于一体。

4  服务器的功能分析

在远程组态监控系统中，PLC与服务器工况计算机连接，采用RS-485串行通信标准使计算机的COM串口进行局域网通信。手机监控应用程序通过在线网络与计算机系统实时保持同步运行，实时对组态监控软件进行数据交互，生成独立的访问地址，并通过验证连接密码与目标手机端进行关系确认。

同时利用组态软件设计出各个模块的监控与检测界面，这就赋予了对目标元件进行加工包装的空间。

5  手机端的功能分析

组态监控界面如图6所示，其清晰的表达了PLC所控负载的工作状态。但考虑到很多大型PLC控制系统组态界面，同时考虑到手机是电容式的触摸屏，电容式触摸屏的漂移现象极大地影响到工控的严谨性，一旦按错对系统的运行会造成很大的影响。所以，手机组态界面的功能操纵不能采用触摸式驱动，而应该选取各位可靠的控制密码驱动形式，如点击界面操纵按钮，界面自动弹出控制密码输入界面。

根据手机的基本特性，我们在不断加强对手机组态视控界面的设计和结构性能优化，形成操纵固化技术处理。使手机监控界面效果的观视、操纵、状态信息界面进行分流化管理，从而达到对手机界面利用更科学、更合理、更高效的目的。

6  结  论

将大数据处理技术与组态监控技术相结合，形成新一代手机PLC远程监控系统，具有强烈的现实意义。本文的研究重点在于验证手机组态监控技术的可行性和支撑技术成熟性，也旨在表明此系统用于投放自动化工况现场具备很强的实用性。

手机远程组态监控技术是一门综合性技术，所涉及的领域极为广泛，不断将新兴产物融合才是行业的前景。团队目前的精力将投入到设计功能更为丰富、应用更为灵活的监控平台，进一步提高监控管理的质量和范围，深挖技术创新点，力争做出自己的特色和品牌，为迎接工业5G、为中国2025的建设添上亮丽的一笔。

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作者简介：袁练（1999-），男，汉族，湖南隆回人，本科在读，研究方向：自动控制;通讯作者：李德英（1968-），女，汉族，湖南娄底人，硕士研究生，高级工程师，主要研究方向：电气自动化的科研与教学工作;彭威（1998.06-），男，汉族，湖南醴陵人，本科在读，研究方向：自动控制;齐剑斌（1998.09-），男，汉族，湖南株洲人，本科在读，研究方向：自动控制;张淑姿（1998.11-），女，汉族，湖南溆浦人，团支书，本科在读，研究方向：自动控制;肖红辉（1997.11-），男，土家族，湖南常德人，本科在讀，研究方向：电子信息技术。