CN107896240A - 基于Internet的单片机与组态软件远程通讯系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于Internet的单片机与组态软件远程通讯系统，包括单片机、数据采集服务器、数据库、业务服务器、上线服务器、数据转发与展示客户端、组态软件。单片机在工业现场采集数据并通过Internet实时上传至数据采集服务器，数据采集服务器接收单片机上传的实时数据并保存到数据库，业务服务器读取数据库内容并返回给数据转发与展示客户端，数据转发与展示客户端用于展示与分析数据，组态软件通过Modbus TCP协议向数据转发与展示客户端发起数据请求，取得数据，直观的显示到软件中，供用户监控。本发明通过互联网通讯，不再受限于串口通讯，可对监控数据进行远距离传输。

Description

基于Internet的单片机与组态软件远程通讯系统
技术领域
本发明属于工业自动化控制技术领域，具体涉及一种基于Internet的单片机与组态软件远程通讯系统。
背景技术
单片机控制系统以其高性能价格比、稳定、易于实现等特点而被广泛使用，但他难以实现动态复杂的图形监控界面；而组态软件具有强大丰富的监控界面设计功能，却难以实现复杂的控制算法，因此以单片机为下位机，以装有组态软件的PC机为上位机的控制方式得到了大量的应用。组态软件与单片机的通信一般采用计算机的COM口进行串行通信。单片机和PC机的串行通信一般采用RS-232、RS-422或RS-485总线标准接口，这种串口通讯方式具有很大的局限性，须将单片机通过线缆与PC机相连，不能实现远距离的远程监控。随着计算机技术与互联网的高速发展，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得人们对组态软件的要求也变得更高，迫切需要可以远程通过组态软件进行监控的一套解决方案。
发明内容
为弥补现有技术的不足，本发明提供一种基于Internet的单片机与组态软件远程通讯系统。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种基于Internet的单片机与组态软件远程通讯系统，其特殊之处在于：包括单片机、数据采集服务器、数据库、业务服务器、上线服务器、数据转发与展示客户端、组态软件；
单片机：用于在工业现场采集相关数据并通过Internet将数据进行实时上传至数据采集服务器；
数据采集服务器：用于接收现场单片机采集上传的实时数据，并保存到数据库；
数据库：用于储存数据采集服务器采集的数据；包括MySQL数据库和Redis数据库，MySQL数据库用于长期保存关键数据，Redis数据库用于临时保存实时数据；采用这种方式的原因是，单片机实时上传的数据量非常大，如果都保存到MySQL中会导致服务器压力很大、存取效率变低，并且会有产生冗余数据，而Redis是一个高性能的key-value数据库，使用Redis保存实时数据便很好的解决了这个问题；
业务服务器：通过Http与数据转发与展示客户端连接，接收数据转发与展示客户端请求报文，读取数据库内容并返回给数据转发与展示客户端；该模块可用于后期各种扩展；
上线服务器：与数据转发与展示客户端保持长连接，用于推送来自业务服务器的各种消息；
数据转发与展示客户端：用于通过业务服务器从数据库获取工业现场设备、传感器信息和实时数据，然后模拟ModBus从机监听502端口，为组态软件提供数据源；
组态软件：作为上位机通过Modbus TCP协议向数据转发与展示客户端发起数据请求，取得数据，直观的显示到软件中，供用户监控。
作为优选方案，所述数据转发与展示客户端还可以用于展示与分析数据，可以设置设备的ModBus从机号，通过开关设置某个设备、某个传感器是否使能（即是否让组态软件获取该传感器的数据）。
进一步的，所述数据转发与展示客户端通过Http与业务服务器连接，通过TCP长连接与上线服务器连接。
作为优选方案，所述单片机与Internet的连接采用有线、WIFI或3G模块，可根据使用场景进行选择。
本发明的一种基于Internet的单片机与组态软件远程通讯系统的通讯方法，包括以下步骤：
（1）在服务器中安装数据库，建立相应的数据库；
（2）在服务器中安装数据采集服务器、业务服务器、上线服务器程序；
（3）在工业现场安装单片机，并为单片机设置步骤（2）中的服务器地址与端口；
（4）单片机采集数据，通过Internet发送至数据采集服务器；
（5）在监控PC中安装组态软件和数据转发与展示客户端，并对组态软件进行配置；
（6）数据转发与展示客户端连接业务服务器验证身份并通过业务服务器从数据库中读取数据；
（7）组态软件从客户端通过ModBus协议获取最新数据并展示。
本发明的有益效果是：
（1）可拓展性好，采集到的数据都保存到了数据库，这些数据可以应用到其他方面，比如Web平台等；
（2）不受距离限制，本发明通过互联网通讯，不再受限于串口通讯，可对监控数据进行远距离传输；
（3）可多点监控，在任何一台联网的PC上，通过安装客户端，都可以获取到指定的监控数据，并发送至组态软件进行展示。
附图说明
附图1是本发明的模块示意图；
附图2是本发明的单片机采集数据流程示意图；
附图3是客户端连接服务器并开启ModBus服务的功能展示示意图；
附图4是客户端正常运行状态的功能展示示意图；
附图5是客户端设置点击设备显示设备数据信息的功能展示示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，本发明的保护范围包括但不限于以下实施例，在不偏离本申请的精神和范围的前提下任何对本发明的技术方案的细节和形式所做出的修改均落入本发明的保护范围内。
附图1是本发明的一种具体实施方式。该实施例包括单片机、数据采集服务器、数据库、业务服务器、上线服务器、数据转发与展示客户端、组态软件；
单片机：用于在工业现场采集相关数据并通过Internet将数据进行实时上传至数据采集服务器；与Internet的连接可以通过有线、WIFI或3G模块，可根据使用场景进行选择；
数据采集服务器：用于接收现场单片机采集上传的实时数据，并保存到数据库；
数据库：用于储存数据采集服务器采集的数据；包括MySQL数据库和Redis数据库，MySQL数据库用于长期保存关键数据，Redis数据库用于临时保存实时数据；采用这种方式的原因是，单片机实时上传的数据量非常大，如果都保存到MySQL中会导致服务器压力很大、存取效率变低，并且会有产生冗余数据，而Redis是一个高性能的key-value数据库，使用Redis保存实时数据便很好的解决了这个问题；
业务服务器：通过Http与数据转发与展示客户端连接，接收数据转发与展示客户端请求报文，读取数据库内容并返回给数据转发与展示客户端；该模块可用于后期各种扩展；
上线服务器：与数据转发与展示客户端保持长连接，用于推送来自业务服务器的各种消息；
数据转发与展示客户端：数据转发与展示客户端通过Http与业务服务器连接，通过TCP长连接与上线服务器连接；用于通过业务服务器从数据库获取工业现场设备、传感器信息和实时数据，然后模拟ModBus从机监听502端口，为组态软件提供数据源；还可以用于展示与分析数据，可以设置设备的ModBus从机号，通过开关设置某个设备、某个传感器是否使能（即是否让组态软件获取该传感器的数据）；
组态软件：作为上位机通过Modbus TCP协议向数据转发与展示客户端发起数据请求，取得数据，直观的显示到软件中，供用户监控。
本实施例的基于Internet的单片机与组态软件远程通讯系统再具体使用时，包括以下步骤：
（1）在服务器中安装数据库，建立相应的数据库；
（2）在服务器中安装数据采集服务器、业务服务器、上线服务器程序；
（3）在工业现场安装单片机，并为单片机设置步骤（2）中的服务器地址与端口，单片机通过网关与服务器连接；
（4）单片机采集数据，数据采集过程如附图2所示，通过Internet发送至数据采集服务器；
（5）在监控PC中安装组态软件和数据转发与展示客户端，并对组态软件进行配置；
（6）数据转发与展示客户端连接业务服务器验证身份并通过业务服务器从数据库中读取数据，如附图3、4所示；
（7）组态软件从客户端通过ModBus协议获取最新数据并展示，如附图5所示。

Claims (5)

1.一种基于Internet的单片机与组态软件远程通讯系统，其特征在于：包括单片机、数据采集服务器、数据库、业务服务器、上线服务器、数据转发与展示客户端、组态软件；
单片机：用于在工业现场采集相关数据并通过Internet将数据进行实时上传至数据采集服务器；
数据采集服务器：用于接收现场单片机采集上传的实时数据，并保存到数据库；
数据库：用于储存数据采集服务器采集的数据；包括MySQL数据库和Redis数据库，MySQL数据库用于长期保存关键数据，Redis数据库用于临时保存实时数据；
业务服务器：通过Http与数据转发与展示客户端连接，接收数据转发与展示客户端请求报文，读取数据库内容并返回给数据转发与展示客户端；
上线服务器：与数据转发与展示客户端保持长连接，用于推送来自业务服务器的各种消息；
数据转发与展示客户端：用于通过业务服务器从数据库获取工业现场设备、传感器信息和实时数据，然后模拟ModBus从机监听502端口，为组态软件提供数据源；
组态软件：作为上位机通过Modbus TCP协议向数据转发与展示客户端发起数据请求，取得数据，直观的显示到软件中，供用户监控。
2.根据权利要求1所述的一种基于Internet的单片机与组态软件远程通讯系统，其特征在于：所述数据转发与展示客户端用于展示与分析数据，可以设置设备的ModBus从机号，通过开关设置某个设备、某个传感器是否使能。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于Internet的单片机与组态软件远程通讯系统，其特征在于：所述数据转发与展示客户端通过Http与业务服务器连接，通过TCP长连接与上线服务器连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于Internet的单片机与组态软件远程通讯系统，其特征在于：所述单片机与Internet的连接采用有线、WIFI或3G模块。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于Internet的单片机与组态软件远程通讯系统的通讯方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）在服务器中安装数据库，建立相应的数据库；
（2）在服务器中安装数据采集服务器、业务服务器、上线服务器程序；
（3）在工业现场安装单片机，并为单片机设置步骤（2）中的服务器地址与端口；
（4）单片机采集数据，通过Internet发送至数据采集服务器；
（5）在监控PC中安装组态软件和数据转发与展示客户端，并对组态软件进行配置；
（6）数据转发与展示客户端连接业务服务器验证身份并通过业务服务器从数据库中读取数据；
（7）组态软件从客户端通过ModBus协议获取最新数据并展示。
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