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S结构的网络控制系统开发

发布时间:2020-07-21 18:45:41 阅读: 来源:篷布厂家

1 引言

本文引用地址:在工业自动化领域里,控制网络正向体系结构的开放性方向发展,信息沟通的领域正迅速覆盖从工厂的现场设备到控制、管理的各个层次,基于 internet/intranet的企业综合自动化方案已经成为热门的研究方向。

通过internet浏览器相关人员能够进行生产过程的远程监视,远程设备调试和远程设备故障诊断、处理,不但可以提高企业自动化水平,实现无人职守,而且在很大程度上为企业生产运作的科学管理、安全运行和有效维护奠定了坚实的基础。但是,由于网络延时的存在,基于网络的控制系统不可能是一种闭环控制,采用的是远程监督控制方案,而逻辑控制功能由现场设备层完成。

本文根据这一思想提出基于b/s结构进行的网络控制,并开发了一套基于plc和交流变频器的实时远程控制系统,该系统集工控组态软件、plc技术、变频控制技术,网络通信技术于一体。

2 browser /server结构的工业信息监控系统

客户/服务器(client/server)技术是目前广泛使用的一种信息处理模式[2]。与传统的集中式信息处理模式相比,它可以减少系统开支,将网络所连接的微机群信息处理性能大大提高,因为其分布式处理的特点,它可以提高系统的可靠性,此外,由于其采用模块化及开放式体系结构,使得它容易将不同的机器有效地连接在一起,易于系统的扩展升级,提高了系统的灵活性。但其也存在许多潜在的缺陷[3],诸如布局困难、培训费用及系统维护费用高等,而且c/s结构也不能满足客户端跨平台的要求。因此,本文利用browser /server结构建造工业信息监控系统。

2.1 browser/server体系结构的特点

随着internet/intranet技术和应用的发展,www服务成为核心服务,用户可通过浏览器browser统一的界面上,完成网络上各种服务和应用功能。这种在20世纪90年代中期发展的,基于浏览器、web服务器和应用服务器的计算结构称为browser/service(b /s,浏览器/服务器)计算模式,b/s模式继承传统的c/s(客户/服务器)模式中的网络软、硬件平台和应用,但克服了c/s模式的上述缺陷,这种新的结构具有下列优点:

(1) 应用服务器的开发简单

b/s结构是一个包括了客户、web服务器和应用服务器的三层结构,涉及到四个组成部分:浏览器、web服务器、数据库服务器、应用服务器。这种划分使得程序的编制简单,例如应用服务器不必过多地考虑和客户端的通讯问题,大量的与客户端的数据传输由数据库服务器和web服务器完成,使开发者能够把更多的精力放在功能的完善上。

(2) 有许多现成的可供选择的外围程序

web服务器和数据库服务器可以采用现成的产品,只有应用服务器需要自己开发,而且由于web服务器负责与数据库服务器和客户端浏览器的一部分通信,减轻了应用服务器的开发负担。

(3) 客户端获取数据更加容易

采用b/s结构,最直接的和最大的变化体现在客户端上。客户端不再像传统的c/s结构中那样,只与一个应用服务器通信。客户端获取数据的渠道不止一条。对于非实时数据,浏览器可以直接向web服务器发出数据查询请求,而应用服务器只要负责把数据写入数据库即可,不参与客户端获取数据库中的数据这一过程。对实时数据,浏览器通过页面内嵌的activex控件,直接与应用服务器通信,而web服务器和数据库服务器对此将一无所觉。

2.2 browser/server结构的工业信息监控系统

b/s结构的工业信息监控系统是c/s结构的延伸,它们的网络结构基本相同,只是服务器端的功能更加分散,基本框图如图1所示。

工业信息监控系统采用b/s模式,客户端直接通过浏览器与服务器端进行动态交互,而c/s模式采用的是事件驱动方式。各子站得到现场控制单元的实时信息,并将其写入数据库服务器保存,web服务器将数据库服务器的实时数据动态发布到网上,客户端便能通过浏览器方便的得到这些实时信息;另一方面,客户端的控制信息也可以通过web服务器写入各子站,再由子站将数据写入现场设备,实现远程控制。b/s模式下浏览器代替专门的客户端软件,用户通过浏览器获得自己权限内的企业内部数据信息,同时做出决策。按照tcp/ip通信协议和www规范,通过嵌在web页面activex控件对数据端口的访问,实现现场数据的远程采集,同时根据采集的信息发出相应的指令对现场设备进行控制。因此,系统的开放性得到很大提高,开发与维护更加方便。

3 基于b/s结构的远程控制实例

本文研究开发了一套基于plc和交流变频器的实时远程控制系统,该系统集工控组态软件、plc技术、变频控制技术,网络通信技术于一体。

3.1 系统总体结构

本系统是一个双容水箱水位实时检测和控制系统,采用一般化的监控系统分层结构,整个系统分成三级:现场控制级(plc)、上位机监控级(服务器)、远程控制级(客户)。实验台实现以下功能:

(1) 通过对下位机(plc)的程序设计,使其能实现对水位的pid控制和模糊控制。

(2) 通过通讯电缆实现下位机(plc)与上位机(组态王)的通讯。

(3) 通过对上位机工控软件的开发,使其能采集现场数据,并将客户端的用户信息写到下位机(plc)。

(4) 远程客户与上位机通过实验室局域网通信,使远程客户能浏览水位实时趋势图和历史趋势图,并能进行控制参数的调节,选择控制方式,以及紧急事故处理(启停泵)系统框图如图2所示。

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