CN110166467B - 基于html_web网关的plc跨平台控制方法 - Google Patents

基于html_web网关的plc跨平台控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于跨平台物联网应用技术领域，公开了一种基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法，基于自定义的数据通讯格式，利用HTML5+CSS+JavaScript编程设计技术，进行跨平台网页界面及通讯相关函数设计，下载到网关，进行PLC系列功能块的设计，下载到PLC控制器；最终实现网页、网关与PLC三者之间的透明通讯，任何智能终端可跨平台访问PLC控制系统。本发明架构建了数据通讯链路，用户可以根据自己的功能需求进行功能扩展。利用本发明的方法工程人员只需设计跨平台网页界面，不需要进行PLC编程和下载，就能应用PLC实现数字量和模拟量的输入输出基本功能，给用户应用带来方便。

Description

基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法
技术领域
本发明属于跨平台物联网通讯技术领域，尤其涉及一种基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：
PLC控制系统一直处于工业自动化控制行业的主导地位，应用十分广泛。在PLC控制系统中，人机界面(HMI)应用普遍。当前，人机界面(HMI)设计主要由两种方式，一是基于组态软件进行人机界面设计，设计的人机界面只能在上位机上运行，无法通过平板电脑或手机等智能终端跨平台访问；另一种是应用触摸屏相关组态软件进行人机界面设计，设计的人机界面只能下载到触摸屏上运行，也无法通过平板电脑或手机等智能终端跨平台访问。
各种智能终端和物联网的兴起和普及，将掀起第三次全球信息化浪潮。随着物联网技术的发展，实现万物互联的各类网关设备在自动控制系统中开始应用，这些网关设备，进一步丰富了PLC工控网络实现的方式。
另外，基于HTML5+CSS+JavaScript的网页编程技术飞速发展，且广泛应用于各类移动终端。Websocket是Html5提出的一个协议规范。Websocket约定了一个通信的规范，通过一个握手的机制，客户端(浏览器)和服务器(Webserver)之间能建立一个类似tcp的连接，从而方便c－s之间的通信。WebSocket是为解决客户端与服务端实时通信而产生的技术。Websocket协议本质上是一个基于tcp的协议，是先通过HTTP/HTTPS协议发起一条特殊的http请求进行握手后创建一个用于交换数据的TCP连接，此后服务端与客户端通过此TCP连接进行实时通信。服务器可以主动传送数据给客户端，客户端也可以随时向服务器发送数据。
HTML_WEB网关模块是海口丰润动漫单片机微控科技开发有限公司开发的基于HTML5-Web跨平台物联网系统集成的嵌入式网络模块。该网络模块支持TCP/IP网络协议，采用B/S跨平台应用构架，移植有uCOSII开源占先式多任务实时内核，集成有Web服务器，WebSocket服务器，UART串口服务器，UDP服务器，FAT32文件管理以及驱动程序，已授权发明专利(专利号：201410689769.9)。
若能针对PLC控制系统，应用HTML_WEB网关模块，应用HTML5+CSS+JavaScript的网页编程技术，基于已有的Websocket和UDP通讯协议，进行数据通讯格式研究，制定一套适合PLC控制系统的数据通讯格式，开发系列适合PLC控制系统应用的通讯过程要用到的“系列函数模块”，实现PLC控制系统的跨平台访问，必将给PLC控制系统注入新的活力，给用户应用带来方便。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)对PLC控制系统：在上位机、触摸屏、智能终端等运行的人机界面，必须单独设计，且无法跨平台访问。
(2)PLC与WINCC通讯，PLC与触摸屏通讯，PLC与其他智能终端通讯，通讯协议不对外开放，用户无法自行开发设计。
解决上述技术问题的难度：
(1)构建网页-HTML5-NET网关-PLC三者之间的数据通讯链路，进行数据通讯格式的定义，该通讯格式能方便用户自行根据PLC控制系统应用需求进行功能扩展。
(2)PLC端程序设计
基于已有的UDP通讯协议，针对PLC控制系统的需求，以及定义的数据通讯格式，进行系列功能块的设计，实现和网关服务器之间数据UDP传输，实现PLC数字量、模拟量的输入输出控制。
(3)网页界面及通讯相关重要函数的设计
基于已有的WenSocket协议，应用HTML5+CSS+JavaScript的网页编程技术，针对PLC控制系统的需求，依据定义的数据通讯格式，进行网页与网关通信协议文件Websocket.js和网页控制文件control.js中重要函数的设计。
(4)控制指令扩展
除了PLC数字量、模拟量的输入输出功能而外，从网页通过网关向PLC还需进行相关参数的传递，以及从PLC通过网关向网页进行相关数据量的传递，因此，基于定义的数据通讯格式，进行控制指令的扩展，基于“控制指令＝命令码+命令功能”的思想，进行控制指令的扩展，方便用户灵活使用数据通讯格式。
解决上述技术问题的意义：
针对PLC控制系统跨平台应用的需求，进行数据通讯格式的自定义，用户可基于“控制指令＝命令码+命令功能”的思想，进行系列“控制指令”的扩展。
基于HTML5+CSS+JavaScript网页编程技术进行网页界面及通讯相关重要函数的设计，下载到HTML5_WEB网关；基于自定义的数据通讯格式，进行PLC系列功能块的设计，下载到PLC控制器；最终实现网页、网关与PLC三者之间的透明通讯。
利用任何智能终端，通过浏览器(支持HTML5)直接调用网页，实现对PLC控制系统的跨平台访问，兼容PC、Android、iOS、linux系统。
该技术必将对PLC控制系统远程智能操控带来一场深刻的变革。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法。
本发明是这样实现的，一种基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法，所述基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法基于HTML_WEB网关、WebSocket和UDP通讯协议，对PLC控制系统跨平台应用的需求，进行数据通讯格式的自定义；
对通讯过程要用到的系列相关函数进行编程设计，并在PLC控制系统中推广应用。
进一步，对PLC测控系统，基于HTML5+CSS+JavaScript网页编程技术进行人机界面设计，下载到HTML_WEB网关；PLC控制系统通过HTML_WEB网关快速上网；用户通过平板电脑、手机等任何智能终端跨平台访问WEB网页的方式，实现对PLC控制系统的跨平台控制。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法的于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制系统。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法的于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制终端。
进一步，基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法，具体包括：
(1)构建网页-HTML5_WEB网关-PLC三者之间的数据通讯链路，进行数据通讯格式的定义，该通讯格式能方便用户自行根据PLC控制系统应用需求进行功能扩展。
(2)PLC端程序设计
基于已有的UDP通讯协议，针对PLC控制系统的需求，以及定义的数据通讯格式，进行系列功能块的设计，实现和网关服务器之间数据UDP透传，实现PLC数字量、模拟量的输入输出控制。
①构建PLC与网关的UDP通讯模块，启动UDP连接以及设备注册
②持续监听来自网关的数据，接收数据，对数据进行和校验，并基于定义的数据通讯格式，根据接收到的数据对PLC进行控制。
③基于定义的数据通讯格式，获取PLC的数字输入量，数字输出量和模拟输入量的状态，按照“和校验”算法求得和校验数据，按照规定的数据通讯格式获得“待发送数据及数据长度”，存入待发送数据输出变量，实现数据的定时发送。
(3)网页界面及通讯相关重要函数的设计
基于已有的WenSocket协议，应用HTML5+CSS+JavaScript的网页编程技术，针对PLC控制系统的需求，依据定义的数据通讯格式，进行网页与网关通信协议文件Websocket.js和网页控制文件control.js中重要函数的设计。
主要包括如下两大类：
①从网关至网页的数据获取、处理及网页控制函数
function onReceiveHex(blob)：十六进制数据读取函数(当网页接收到来自服务器的数据时执行该函数，在函数Websocket_Message中调用)
function Data_Dispose(str,Hex,HexStr)：数据处理函数(按照数据通讯格式，对接收到的数据进行处理，得到数字输入输出状态量，以及采集到的模拟量输入值)
function GetBitStatu(str,num)：PLC数字输入输出状态量调理和网页显示函数
function GetACData(VALUE0,VALUE1)：模拟输入量数据调理和网页显示函数
②从网页至网关的数据获取、处理、发送函数
function Control_DQ(num)：数字量输出状态控制函数(按照定义的数据通讯格式，得到数字量输出控制指令)
function ACOutFun(num)：PLC模拟量输出口输出值控制函数(按照定义的数据通讯格式，得到模拟量输出控制指令)
function Send_Data_Hex(str)：网页向网关发送十六进制数据函数
进一步，所述数据通讯格式的定义具体包括：网页与网关服务器通讯的数据格式，PLC与服务器通讯的数据格式。
进一步，所述网页与网关服务器通讯的数据格式具体包括：
(1)发送数据：网页向网关服务器发送数据：
①PLC输出端子状态控制指令的格式：
40 30 30 30 31 3A 51 00 00 51
40：通讯数据的标志位“@”的ASCII码的十六进制格式数据；
30 30 30 31：PLC节点编号“0001”的ASCII码的十六进制格式数据；
3A：数据开始标志“：”的ASCII码的十六进制格式数据；
51：输出口的标志“Q”的ASCII码的十六进制格式数据；
00：该字节数据指示被控制的是哪一路输出节点，这一字节的数据取值范围为00～07，分别控制对应的输出端子；
00：该字节表示被控节点要切换的状态，“00”表示输出口输出状态切换成“0”状态，“01”输出口输出状态切换成“1”状态；
51：该数据为数据第七个字节开始的所有数据的累加和的低八位，用于校验和；
②PLC模拟量输出口输出值设置指令的格式：
40 30 30 30 31 3A 41 00 0C 4D
40：通讯数据的标志位“@”的ASCII码的十六进制格式数据；
30 30 30 31：PLC节点编号“0001”的ASCII码的十六进制格式数据；
3A：数据开始标志“：”的ASCII码的十六进制格式数据；
41：数据标识“A”的ASCII码的十六进制格式数据；
00：PLC模拟量输出口的编号(00对应AQ0——模拟量输出口0，01对应AQ1——模拟量输出口1)；
0C：十进制数12，对应的是12mA，表示将PLC模拟量输出口的输出电流值设置为12mA(模拟量输出口可设置电流值区间为0mA～20mA)；
4D：该数据为数据第七个字节开始的所有数据的累加和的低八位，用于校验和；
(2)接收数据：网页接收来自网关服务器的数据
数据包含PLC的输入端子(I)、输出端子(Q)的状态数据，以及模拟量输入端的采集数据。
数据格式为：
40 30 30 30 31 3A 49 00 00 51 00 00 41 00 00 00 00 DB
40：通讯数据的标志位“@”的ASCII码的十六进制格式数据；
30 30 30 31：PLC节点编号“0001”的ASCII码的十六进制格式数据；
3A：数据开始标志“：”的ASCII码的十六进制格式数据；
49：数据标识“I”的ASCII码的十六进制格式数据；
00 00：这两字节数据为PLC输入口I0和I1的状态字节；
51：数据标识“Q”的ASCII码的十六进制格式数据；
00 00：这两字节数据为PLC输入口Q0和Q1的状态字节；
41：数据标识“A”的ASCII码的十六进制格式数据；
00 00：这两字节数据为PLC模拟量采集通道0(IW64存储单元)的原始十六进制数的高八位和低八位；
00 00：这两字节数据为PLC模拟量采集通道1(IW66存储单元)的原始十六进制数的高八位和低八位；
DB：该数据为数据第七个字节开始的所有数据的累加和的低八位，用于校验和。
进一步，所述PLC与服务器通讯的数据格式具体包括：
(1)发送数据：通过UDP通信，PLC发送数据给网关服务器。
PLC发送的数据中包含PLC的输入端子(I)、输出端子(Q)的状态，以及模拟量的采集数据，以下为数据格式：
49 00 00 51 00 00 41 00 00 00 00 DB
49：是数据标识“I”的ASCII码的十六进制格式数据；
00 00：这两字节数据为PLC输入口I0和I1的状态字节；
51：是数据标识“Q”的ASCII码的十六进制格式数据；
00 00：这两字节数据为PLC输出口Q0和Q1的状态字节；
41：是数据标识“A”的ASCII码的十六进制格式数据；
00 00：这两字节数据为PLC模拟量采集通道0(IW64存储单元)的原始十六进制数的高八位和低八位；
00 00：这两字节数据为PLC模拟量采集通道1(IW66存储单元)的原始十六进制数的高八位和低八位；
DB：从数据第一个字节开始的所有数据的累加和的低八位，用于校验和。
(2)接收数据：通过UDP通信，PLC接收来自服务器的数据
①PLC输出端子控制指令：
51 00 00 51
51：输出口的标志“Q”的ASCII码的十六进制格式数据；
00：该字节数据指示被控制的是哪一路输出节点，这一字节的数据取值范围为00～07，分别控制对应的输出端子；
00：该字节表示被控节点要切换的状态，“00”表示输出口输出状态切换成“0”状态，“01”输出口输出状态切换成“1”状态；
51：从数据第一个字节开始的所有数据的累加和的低八位，用于校验和。
②PLC模拟量输出端口输出值设置指令：
41 00 0C 4D
41：数据标识“A”的ASCII码的十六进制格式数据；
00：PLC模拟量输出口的编号(00对应AQ0——模拟量输出口0，01对应AQ1——模拟量输出口1)；
0C：十进制数12,对应的是12mA，表示将PLC模拟量输出口的输出电流值设置为12mA(模拟量输出口可设置电流值区间为0mA～20mA)；
4D：该字节数据为数据第1个字节开始的所有数据的累加和的低八位，用于校验和。
进一步，所述PLC端程序设计，具体包括：
(1)主程序：
①启动PLC与网关的UDP通讯，进行UDP连接以及设备注册；
②持续监听来自网关的数据，接收数据，对数据进行和校验，并基于定义的数据通讯格式，根据接收到的数据对PLC进行控制。
③基于定义的数据通讯格式，获取PLC的数字输入量，数字输出量和模拟输入量的状态，按照“和校验”算法求得和校验数据，按照规定的数据通讯格式获得“待发送数据及数据长度”，存入待发送数据输出变量，实现数据的定时发送。
进一步，进行UDP通讯和注册，需要用到TCON_DB和TDISCON_DB，以及自行创建PLC_1_Connection_DB和TCON-Param背景数据块，String全局数据块；
进一步，主程序调用的需要自行设计的函数功能块主要包括：Connect块，和校验块，GetDate块，Control块，AD-OutPut块等
各函数块功能分别为：
1)Connect块：用于创建UDP连接，以及连接完成后发送注册指令，实现将PLC并入HTML5-NET服务器的UDP网络中；
2)和校验块：该函数块用于对PLC接收到的数据进行和校验；
3)GetDate块：该函数块用于获取待发送数据及数据长度；
4)Control块：该函数块用于根据PLC接收到的数据对PLC进行控制；
5)AD-OutPut块：该函数用于模拟电流输出；
其中，GetData块具体实现：
按照“49 00 00 51 00 00 41 00 00 00 00”的数据通讯格式，首先将通讯过程需要的部分数据以及采集到的PLC的数字输入量、数字输出量和模拟输入量的状态数据传递给中间变量数组Temp_1的前11位，然后按照“和校验”算法要求求得和校验数据，最后获得“待发送数据及数据长度”，存入待发送数据输出变量(数组Output_1)，定时发送出去。
Control块具体实现：
1)通过比较指令进行判断，获取具体的命令码和命令功能，实现数字输出口状态的改变；
2)通过比较指令进行判断，获取具体的命令码和命令功能，调用自建的AD-OutPut块，控制模拟量的输出。
进一步，为了收发数据，需要自行创建2个全局数据块：
RcvData的创建：该数据块用来存放PLC接收到的数据，里面只有一个长度100的数组；
SendData的创建：该数据块用来存放PLC待发送的数据，里面只有一个长度100的数组；
进一步，函数块Control包含功能：
1)通过比较指令进行判断，获取具体的命令码和命令功能，实现数字输出口状态的改变。
2)通过比较指令进行判断，获取具体的命令码和命令功能，调用自建的AD-OutPut块，控制模拟量的输出。
进一步，所述网页界面及通讯相关函数，具体包括：
(1)网页与网关通信协议Websocket.js；
1)网页加载完成监听函数window.onload；
2)Function SocketConnect(nSocket)网络连接函数；
3)获得IP地址函数GetIP()；
4)事件发生时处理函数；
5)网页发送数据函数WebSocket_Send()；
6)十六进制转字符串函数HexToStr()；
7)接收网关十六进制数据函数onReceiveHex()；
8)网页向服务器发送十六进制数据函数Send_Data_Hex()；
(2)网页控制文件control.js：
1)onConnect()：网络连接成功初始化函数；
2)Disconnect()：网络连接断开重连、网络异常提示函数；
3)HMI_Net_Statu()：网络连接动态动画显示函数；
4)SetNum()：设置当前页面监控的PLC编号；
5)Initialize()：初始化文本显示；
6)Checksum()：和校验函数；
7)Data_Dispose()：网关服务器发送数据处理函数；
8)GetBitStatu()：页面IB、QB显示状态设置函数；
9)GetACData()：获取AI值数据函数；
10)Control_DQ()：DQ输出口状态控制程序；
11)ACOutFun()：发送设置模拟量值函数。
进一步，所述网页与网关通信协议Websocket.js和control.js网页控制文件包括：
接收网关十六进制数据函数 onReceiveHex()
网页向服务器发送十六进制数据函数 Send_Data_Hex()
网关服务器发送数据处理函数 Data_Dispose()
页面IB、QB显示状态设置函数 GetBitStatu()
获取AI值数据函数 GetACData()
DQ输出口状态控制函数 Control_DQ()
发送设置模拟量值函数 ACOutFun()
进一步，上述系列函数实现数据的收发具体流程如下：
网关向网页发送数据流程：
当网页接收到来自网关服务器的数据时执行该函数，在函数Websocket_Message()中调用十六进制数据读取函数onReceiveHex()。
所述onReceiveHex()函数具体包括：
(1)该函数内部，通过调用HexToStr()将读取到的十六进制数转换成字符串以便直观地查看；
(2)然后调用Data_Dispose(str,bytebuf,ASCIIToStr(bytebuf))；
所述Data_Dispose()数据处理函数具体包括：
(1)通过对ASCIIToStr()返回的值判断数据是否来自当前PLC编号所对节点；
(2)Data_Dispose()函数中调用slice方法将数组HEX(16进制数组)的从第七位开始到结束全部抽取出来赋给buff组成新数组，随后调用Checksum()进行和校验；
(3)通过indexOf方法获取PLC输入输出状态字节数据和模拟量采集数据在数据数组中的坐标，用于提取PLC输入输出状态字节数据和模拟量采集数据，进一步调用toString方法，将输入输出状态字节数据由十六进制转换成对应的二进制数的字符串，得到PLC输入输出的数字量状态值；
(4)调用GetBitStatu函数，获取数字输入输出量状态值，并调用parseInt()方法将二进制字符串转换成数字，调用jquery css方法实现DI、DQ口所有LED灯的状态网页显示；调用GetACData函数，对获取AI值数据进行数据调理，并调用jquery val方法实现模拟量输入量在文本框的数据显示；将AI的状态写入网页，改变网页显示。
网页向网关发送数据流程：
所述输出口状态控制函数Control_DQ()具体包括：
点击某方块元素，调用Control_DQ()函数，该函数通过调用substr()方法、charCodeAt()方法和toString()方法，将编号转换成ASCII码对应的十六进制数；调用“和校验”函数Checksum()，获得和校验数据；然后调用HexToStr()，将十六进制数转换成对应的字符串，得到了符合数据通讯格式的的字符串；最后调用Send_Data_Hex()发送数据。
所述PLC模拟量输出设置函数ACOutFun()具体包括：
点击输出按钮，调用ACOutFun(num)函数，该函数通过“调用jquery val方法获得AC_Output的值”，进而“调用parseInt方法，charCodeAt()方法，toString方法，HexToStr函数”等，调用“和校验”函数Checksum()，获得和校验数据；然后调用HexToStr()，将十六进制数转换成对应的字符串，得到了符合数据通讯格式的的字符串；最后调用Send_Data_Hex()发送数据。
所述发送数据函数Send_Data_Hex()
调用Send_Data_Hex()发送数据；其中，Send_Data_Hex(str)函数利用replace()方法去掉所有的空格，然后利用substr()方法和parseInt()函数，将str中的字符串全部变为16进制数，存储在buff数组中，然后调用WebSocket_Send函数发送出去。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
Figure BDA0002074870170000131
附图说明
图1是本发明实施例提供的网页、HTML_WEB网关PLC三者Websocket和UDP通讯示意图。
图2是本发明实施例提供的跨平台应用网络图。
图3是本发明实施例提供的网页、HTML_WEB网关PLC三者之间数据定时发送和持续监听流程图。
图4是本发明实施例提供的网页与网关通信协议文件Websocket.js包含的函数关系示意图。
图5是本发明实施例提供的网页控制文件control.js包含的函数关系示意图。
图6是本发明实施例提供的PLC与网关之间UDP通讯连接流程图。
图7是本发明实施例提供的链接UDP服务器功能块示意图。
图8是本发明实施例提供的数据发送与接收程序段示意图。
图9是本发明实施例提供的已接收数据和校验功能块示意图。
图10是本发明实施例提供的PLC状态数据读取功能块及程序段示意图。
图11是本发明实施例提供的PLC数字量输出程序段示意图。
图12是本发明实施例提供的PLC模拟量输出程序段示意图。
图13是本发明实施例提供的PLC基础控制界面图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示：针对PLC控制系统跨平台应用的需求，基于HTML_WEB网关、WebSocket和UDP通讯协议，搭建起了三者之间的通讯链路。
如图2所示：本发明有多种应用模式，一是可以通过WIFI组建局域网，通过任何智能终端跨平台访问，对PLC控制系统实现现场控制；二是可以通过路由器连通internet互联网，通过任何智能终端跨平台访问，对PLC控制系统实现远程控制。
如图3，图13所示：基于HTML5+CSS+JavaScript网页编程技术，设计的PLC数字量模拟量的输入输出基础控制界面，能满足PLC控制系统跨平台控制要求。为了实现跨平台PLC控制系统的状态显示及控制操作，需要调用本专利包含的“网页与网关通讯协议及网页控制”用到的众多函数。图13中圈定部分为页面具有功能的页面元素，其功能分别如下：
①显示PLC数字输入口DIa和DIb的状态,共十六路输入，若输入为“1”，对应的LE灯元素变成绿色，若为“0”则为灰蓝色；
②显示PLC数字输出口DQa和DQb的状态，共十路输出，若输出为“1”，对应的LE灯元素变成绿色，若为“0”则为灰蓝色，同时可通过点击这些元素来控制PLC对应输出口的输出状态；
③显示网页与HTML5-NET服务器的连接状态，网页若已链接服务器该图标将会显示黄灯闪烁的动画，同时绿灯常亮，否则黄绿二灯均显示熄灭；
④设置当前与网页通讯的PLC编号，该编号与PLC实现与HTML5-NET服务器的UDP连接时注册的编号一致，网页通过该编号给指定的PLC发送数据；
⑤显示PLC两个通道的模拟量采集数据，由于使用的PLC的模拟量信号采集类型为电压型，因此在这显示成电压数据，其中两个通道的电压采集范围为-10V～10V；
⑥分别用来控制PLC的两个通道的模拟量的输出值，这两通道的模拟量信号输出类型为电流型，范围为0mA～20mA，在输入框里输入电流值，然后点击输出按钮即可设置PLC对应模拟量输出口的电流输出值。
如图4、图5所示：基于WebSocket协议，应用HTML5+CSS+JavaScript的网页编程技术，针对PLC控制系统的需求，依据定义的数据通讯格式，进行网页与网关通信协议文件Websocket.js和网页控制文件control.js中重要函数的设计；图4和图5很好地表明了“网页与网关通讯协议及网页控制”用到的众多函数之间的关系。
针对PLC控制系统的需求，本发明设计的如下两大类函数十分重要：
①从网关至网页的数据获取、处理及网页控制函数：
function onReceiveHex(blob)：十六进制数据读取函数(当网页接收到来自服务器的数据时执行该函数，在函数Websocket_Message中调用)
function Data_Dispose(str,Hex,HexStr)：数据处理函数(按照数据通讯格式，对接收到的数据进行处理，得到数字输入输出状态量，以及采集到的模拟量输入值)
function GetBitStatu(str,num)：PLC数字输入输出状态量处理和网页显示函数
function GetACData(VALUE0,VALUE1)：模拟输入量数据处理和网页显示函数
②从网页至网关的数据获取、处理、发送函数：
function Control_DQ(num)：数字量输出状态控制函数(按照定义的数据通讯格式，得到数字量输出控制指令)
functionACOutFun(num)：PLC模拟量输出口输出值控制函数(按照定义的数据通讯格式，得到模拟量输出控制指令)
function Send_Data_Hex(str)：网页向网关发送十六进制数据函数。
如图6所示：网关和PLC之间建立起UDP通讯后，PLC定时获取数字量模拟量状态数据，并按照数据通讯格式对系列数据进行和校验，最后得到“控制命令”，定时发送反馈给网关；PLC通过持续监听获取来自网关的数据，并对获取数据进行和校验，最后进行PLC数字量模拟量输出的控制。
如图7所示：该功能块用于创建UDP连接，以及连接完成后发送注册指令，实现将PLC并入HTML5-NET服务器的UDP网络中。包含程序段通过TCON功能块打开(创建)PLC的UDP连接，TDISCON功能块用来断开(关闭)PLC的UDP连接。调用TUSEND功能块发送注册指令。
如图8所示：通过PLC内部时钟(M0.0-M0.7)实现数据的定时发送，以及持续监听数据的接收；TUSEND为数据发送功能块，TURCV为数据接收功能块。
如图9所示：TURCV接收完数据后M20.3会有一个扫描周期的高电平，此时激活“和校验”函数对数据进行和校验，“RcvData”.FromPLC_2是待校验数据的起始地址。
如图10所示：通过调用“GetData功能块”获取数据并存到数据发送缓存区，OutPut_1为函数读取的数据输出接口数据，LEN_1为数据长度的输出接口。
“GetData功能块”包含程序段，按照“49 00 00 51 00 00 41 00 00 00 00”的数据通讯格式，首先将通讯过程需要的部分数据以及采集到的PLC的数字输入量、数字输出量和模拟输入量的状态数据传递给中间变量数组Temp_1的前11位，然后按照“和校验”算法要求求得和校验数据，最后获得“待发送数据及数据长度”，存入待发送数据输出变量(数组Output_1)，定时发送出去。
控制指令具体解读如下：
16#49：“I”的16进制ASCII码，表示后面的两个字节的数据是PLC的输入口状态；
IB0：PLC输入口I0.0-I0.7的状态；
IB1：PLC输入口I1.0-I1.7的状态；
16#51：“Q”的16进制ASCII码，表示后面的两个字节的数据是PLC的输出口状态；
QB0：PLC输入口Q0.0-Q0.7的状态；
QB1：PLC输入口Q1.0-Q1.7的状态；
16#41：“A”的16进制ASCII码，表示后面的四个字节的数据分别是PLC的模拟量输入口的值；
IW64：PLC模拟量输入口0的值的系统存储字；
IW66：PLC模拟量输出口1的值的系统存储字；
即使说，该发明提供了一种根据数据通讯格式，用户可自定义自己需要的“控制指令”，按照用户的需求，反馈“经过PLC程序处理了的用户需要的有用数据”给网关。
如图11，图12所示：如果对接收到的数据“和校验”成功，则执行“Control”函数，若是“和校验”失败，则清空数据接收缓存区。“Control”函数块用于根据PLC接收到的数据对PLC进行控制。一是控制PLC的数字量输出口的状态；二是控制PLC模拟量输出口的电流或电压值。
该发明的“Control”功能块，PLC收到的若是“51 00 01”，就将“Q0.1置1”；若收到的是“51 00 00”，就将“Q0.1置0”。其实，完全可将“51 00 01”理解为“控制指令”，将“5100”理解为“命令码”，将“Q0.1置1”理解为“命令功能”，也就是说，我们可以换一个“命令码”，也可以换一个“命令功能”，只要二者一一对应就行。
同理，PLC收到的若是“41 00 0C”，就是把“PLC模拟量输出口的输出电流值设置为12mA”。我们完全可将“41 00 0C”理解为“控制指令”，将“41 00”理解为“命令码”，将“0C”理解为“命令功能”，将PLC模拟量输出口的输出电流值设置为12mA。
即使说，该发明提供了一种根据数据通讯格式，用户可自定义自己需要的“控制指令”，编写自己需要的对应“功能块”或PLC程序段，按照用户的需求实现对PLC的控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法，其特征在于，所述基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法具体包括：
(1)构建网页-HTML5_WEB网关-PLC三者之间的数据通讯链路，进行数据通讯格式的定义；
(2)PLC端程序设计，基于UDP通讯协议，针对PLC控制系统的需求，以及定义的数据通讯格式，进行系列功能块的设计，实现和网关服务器之间数据UDP透传，实现PLC数字量、模拟量的输入输出控制；
①构建PLC与网关的UDP通讯模块，启动UDP连接以及设备注册；
②持续监听来自网关的数据，接收数据，对数据进行和校验，并基于定义的数据通讯格式，根据接收到的数据对PLC进行控制；
③基于定义的数据通讯格式，获取PLC的数字输入量，数字输出量和模拟输入量的状态，按照“和校验”算法求得和校验数据，按照规定的数据通讯格式获得“待发送数据及数据长度”，存入待发送数据输出变量，实现数据的定时发送；
(3)网页界面及通讯相关重要函数的设计；
基于WebSocket协议，应用HTML5+CSS+JavaScript的网页编程技术，针对PLC控制系统的需求，依据定义的数据通讯格式，进行网页与网关通信协议文件Websocket.js和网页控制文件control.js中重要函数的设计；
主要包括如下两大类：
①从网关至网页的数据获取、处理及网页控制函数
function onReceiveHex(blob)：十六进制数据读取函数，当网页接收到来自服务器的数据时执行该函数，在函数Websocket_Message中调用；
function Data_Dispose(str,Hex,HexStr)：数据处理函数，按照数据通讯格式，对接收到的数据进行处理，得到数字输入输出状态量，以及采集到的模拟量输入值；
function GetBitStatu(str,num)：PLC数字输入输出状态量调理和网页显示函数
function GetACData(VALUE0,VALUE1)：模拟输入量数据调理和网页显示函数
②从网页至网关的数据获取、处理、发送函数
function Control_DQ(num)：数字量输出状态控制函数，按照定义的数据通讯格式，得到数字量输出控制指令；
function ACOutFun(num)：PLC模拟量输出口输出值控制函数，按照定义的数据通讯格式，得到模拟量输出控制指令；
function Send_Data_Hex(str)：网页向网关发送十六进制数据函数。
2.权利要求1所述的基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法，其特征在于，所述基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法的数据通讯格式的定义具体包括：网页与网关服务器通讯的数据格式，PLC与服务器通讯的数据格式；
所述网页与网关服务器通讯的数据格式具体包括：
(1)发送数据：网页向网关服务器发送数据
①PLC输出端子状态控制指令的格式：
40 30 30 30 31 3A 51 00 00 51
40：通讯数据的标志位“@”的ASCII码的十六进制格式数据；
30 30 30 31：PLC节点编号“0001”的ASCII码的十六进制格式数据；
3A：数据开始标志“：”的ASCII码的十六进制格式数据；
51：输出口的标志“Q”的ASCII码的十六进制格式数据；
00：指示被控制的是哪一路输出节点，取值范围为00～07，分别控制对应的输出端子；
00：表示被控节点要切换的状态，“00”表示输出口输出状态切换成“0”状态，“01”输出口输出状态切换成“1”状态；
51：为数据第七个字节开始的所有数据的累加和的低八位，用于校验和；
②PLC模拟量输出口输出值设置指令的格式：
40 30 30 30 31 3A 41 00 0C 4D
40：通讯数据的标志位“@”的ASCII码的十六进制格式数据；
30 30 30 31：PLC节点编号“0001”的ASCII码的十六进制格式数据；
3A：数据开始标志“：”的ASCII码的十六进制格式数据；
41：数据标识“A”的ASCII码的十六进制格式数据；
00：PLC模拟量输出口的编号，00对应AQ0为模拟量输出口0，01对应AQ1为模拟量输出口1；
0C：十进制数12，对应的是12mA，表示将PLC模拟量输出口的输出电流值设置为12mA，模拟量输出口可设置电流值区间为0mA～20mA；
4D：为数据第七个字节开始的所有数据的累加和的低八位，用于校验和；
(2)接收数据：网页接收来自网关服务器的数据
数据包含PLC的输入端子I、输出端子Q的状态数据，以及模拟量输入端的采集数据；
数据格式为：
40 30 30 30 31 3A 49 00 00 51 00 00 41 00 00 00 00 DB
40：通讯数据的标志位“@”的ASCII码的十六进制格式数据；
30 30 30 31：PLC节点编号“0001”的ASCII码的十六进制格式数据；
3A：数据开始标志“：”的ASCII码的十六进制格式数据；
49：数据标识“I”的ASCII码的十六进制格式数据；
00 00：为PLC输入口I0和I1的状态字节；
51：数据标识“Q”的ASCII码的十六进制格式数据；
00 00：为PLC输出口Q0和Q1的状态字节；
41：数据标识“A”的ASCII码的十六进制格式数据；
00 00：为PLC模拟量采集通道0为IW64存储单元的原始十六进制数的高八位和低八位；
00 00：为PLC模拟量采集通道1为IW66存储单元的原始十六进制数的高八位和低八位；
DB：为数据第七个字节开始的所有数据的累加和的低八位，用于校验和；
所述PLC与服务器通讯的数据格式具体包括：
(1)发送数据：通过UDP通信，PLC发送数据给网关服务器；
PLC发送的数据中包含PLC的输入端子I、输出端子Q的状态，以及模拟量的采集数据，以下为数据格式：
49 00 00 51 00 00 41 00 00 00 00 DB
49：是数据标识“I”的ASCII码的十六进制格式数据；
00 00：为PLC输入口I0和I1的状态字节；
51：是数据标识“Q”的ASCII码的十六进制格式数据；
00 00：数据为PLC输出口Q0和Q1的状态字节；
41：是数据标识“A”的ASCII码的十六进制格式数据；
00 00：为PLC模拟量采集通道0为IW64存储单元的原始十六进制数的高八位和低八位；
00 00：为PLC模拟量采集通道1为IW66存储单元的原始十六进制数的高八位和低八位；
DB：从数据第一个字节开始的所有数据的累加和的低八位，用于校验和；
(2)接收数据：通过UDP通信，PLC接收来自服务器的数据
①PLC输出端子控制指令：
51 00 00 51
51：输出口的标志“Q”的ASCII码的十六进制格式数据；
00：指示被控制的是哪一路输出节点，这一字节的数据取值范围为00～07，分别控制对应的输出端子；
00：被控节点要切换的状态，“00”表示输出口输出状态切换成“0”状态，“01”输出口输出状态切换成“1”状态；
51：从数据第一个字节开始的所有数据的累加和的低八位，用于校验和；
②PLC模拟量输出端口输出值设置指令：
41 00 0C 4D
41：数据标识“A”的ASCII码的十六进制格式数据；
00：PLC模拟量输出口的编号，00对应AQ0——模拟量输出口0，01对应AQ1——模拟量输出口1；
0C：十进制数12，对应的是12mA，表示将PLC模拟量输出口的输出电流值设置为12mA，模拟量输出口可设置电流值区间为0mA～20mA；
4D：为数据第1个字节开始的所有数据的累加和的低八位，用于校验和。
3.权利要求1所述的基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法，其特征在于，所述基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法的PLC端程序设计，具体包括：
(1)主程序：
①启动PLC与网关的UDP通讯，进行UDP连接以及设备注册；
②持续监听来自网关的数据，接收数据，对数据进行和校验，并基于定义的数据通讯格式，根据接收到的数据对PLC进行控制；
③基于定义的数据通讯格式，获取PLC的数字输入量，数字输出量和模拟输入量的状态，按照“和校验”算法求得和校验数据，按照规定的数据通讯格式获得“待发送数据及数据长度”，存入待发送数据输出变量，实现数据的定时发送；
进行UDP通讯和注册，用到TCON_DB和TDISCON_DB，以及自行创建PLC_1_Connection_DB和TCON-Param背景数据块，String全局数据块；
主程序调用的需要自行设计的函数功能块包括：Connect块，和校验块，GetDate块，Control块，AD-OutPut块；
1)Connect块：用于创建UDP连接，以及连接完成后发送注册指令，实现将PLC并入HTML5-NET服务器的UDP网络中；
2)和校验块：该函数块用于对PLC接收到的数据进行和校验；
3)GetDate块：该函数块用于获取待发送数据及数据长度；按照“49 00 00 51 00 004100 00 00 00”的数据通讯格式，首先将通讯过程需要的部分数据以及采集到的PLC的数字输入量、数字输出量和模拟输入量的状态数据传递给中间变量数组Temp_1的前11位，然后按照“和校验”算法要求求得和校验数据，最后获得“待发送数据及数据长度”，存入待发送数据输出变量，定时发送出去；
4)Control块：该函数块用于根据PLC接收到的数据对PLC进行控制；通过比较指令进行判断，获取具体的命令码和命令功能，实现数字输出口状态的改变；通过比较指令进行判断，获取具体的命令码和命令功能，调用自建的AD-OutPut块，控制模拟量的输出；
5)AD-OutPut块：该函数用于模拟电流输出。
4.权利要求1所述的基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法，其特征在于，所述基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法的网页界面及通讯相关重要函数的设计具体包括：
(1)网页与网关通信协议Websocket.js；
1)接收网关十六进制数据函数onReceiveHex()；
2)网页向服务器发送十六进制数据函数Send_Data_Hex()；
(2)网页控制文件control.js：
1)Data_Dispose():网关服务器发送数据处理函数；
2)GetBitStatu():页面IB、QB显示状态设置函数；
3)GetACData():获取AI值数据函数；
4)Control_DQ():DQ输出口状态控制程序；
5)ACOutFun():发送设置PLC模拟量输出值函数。
5.权利要求4所述的基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法，其特征在于，系列函数实现数据的收发具体流程如下：
网关向网页发送数据流程：当网页接收到来自网关服务器的数据时执行onReceiveHex()函数，在函数Websocket_Message()中调用十六进制数据读取函数onReceiveHex()；
网页向网关发送数据流程：PLC输出口状态控制函数Control_DQ()具体包括：
点击某方块元素，调用Control_DQ()函数，该函数通过调用substr()方法、charCodeAt()方法和toString()方法，将编号转换成ASCII码对应的十六进制数；调用“和校验”函数Checksum()，获得和校验数据；然后调用HexToStr()，将十六进制数转换成对应的字符串，得到了符合数据通讯格式的字符串；最后调用Send_Data_Hex()发送数据。
6.权利要求5所述的基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法，其特征在于，所述onReceiveHex()函数具体包括：
(1)该函数内部，通过调用HexToStr()将读取到的十六进制数转换成字符串以便直观地查看；
(2)然后调用Data_Dispose(str,bytebuf,ASCIIToStr(bytebuf))；
所述Data_Dispose()数据处理函数具体包括：
(1)通过对ASCIIToStr()返回的值判断数据是否来自当前PLC编号所对节点；
(2)Data_Dispose()函数中调用slice方法将16进制数组HEX()的从第七位开始到结束全部抽取出来赋给buff组成新数组，随后调用Checksum()进行和校验；
(3)通过indexOf方法获取PLC输入输出状态字节数据和模拟量采集数据在数据数组中的坐标，用于提取PLC输入输出状态字节数据和模拟量采集数据，进一步调用toString方法，将输入输出状态字节数据由十六进制转换成对应的二进制数的字符串，得到PLC输入输出的数字量状态值；
(4)调用GetBitStatu函数，获取数字输入输出量状态值，并调用parseInt()方法将二进制字符串转换成数字，调用jquery css方法实现DI、DQ口所有LED灯的状态网页显示；调用GetACData函数，对获取AI值数据进行数据调理，并调用jquery val方法实现模拟量输入量在文本框的数据显示；将AI的状态写入网页，改变网页显示。
7.权利要求4所述的基于HTML_WEB网关的PLC跨平台控制方法，其特征在于，PLC模拟量输出设置函数ACOutFun()具体包括：
点击输出按钮，调用ACOutFun(num)函数，该函数通过“调用jquery val方法获得AC_Output的值”，进而“调用parseInt方法、charCodeAt()方法、toString方法、HexToStr函数”，调用“和校验”函数Checksum()，获得和校验数据；然后调用HexToStr()，将十六进制数转换成对应的字符串，得到了符合数据通讯格式的字符串；最后调用Send_Data_Hex()发送数据；
发送数据函数Send_Data_Hex()
调用Send_Data_Hex()发送数据；其中，Send_Data_Hex(str)函数利用replace()方法去掉所有的空格，然后利用substr()方法和parseInt()函数，将str中的字符串全部变为16进制数，存储在buff数组中，然后调用WebSocket_Send函数发送出去。
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