CN110315799A - 一种伺服压力机生产现场的远程监控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种伺服压力机生产现场的远程监控系统及方法，包括现场设备端和远程监控端，所述的现场设备端通过工业远程网关模块连接到远程监控端；远程监控端设置有网络设置连接模块和远程监控软件模块；工业远程网关模块设置有配置单元，所述的配置单元用于配置与工业远程网关模块连接的设备的名称以及IP地址；网络设置连接模块，用于建立远程监控端与现场设备端之间的网络通道；远程监控端通过运行远程监控软件模块在线实时监视压力机设备的运行状态以及现场工况；远程监控端设置有编程软件模块，远程监控端的编程软件模块通过IP地址与现场监控端进行连接在线监控现场设备端程序的运行状态。
Description
技术领域
本发明涉及生产现场监控技术领域，具体涉及一种伺服压力机生产现场的远程监控系统及方法。
背景技术
人机交互系统是对工业现场设备运行状态进行监控的最直接的方法。通过人机交互系统，可以读取设备的各类运行参数、报警信息以及对设备的维护保养情况，维护人员可以根据实际反馈数据对设备进行实时的监控；目前对设备的远程监控常用的方法是现场设备控制器通过远程网关连接到网络，现场设备与远程服务器建立VPN通道，实现对现场设备数据的采集，然后在远程工程师站重新组态画面，达到对现场设备监控的目的。对现场生产环境的监控通常是通过采集现场的视频及语音的方法来实现的。一通常，视频监控系统要设置许多报警点，一旦报警点有异常情况发生时，监控系统主机能自动将监控画面切换到该报警点，并存储报警记录。
在现有的生产现场设备监控系统中，大部分是通过工业级路由器作为网关连接现场设备到公网，在远程监控中心建立服务器或是直接组建云服务器，服务器与现场网关之间建立专用通道，现场采集的数据通过专用通道传输到远程服务器或是云平台进行存储，工程师利用服务器存储的数据重新组态画面，达到监控现场设备运行状态的目的，采用这种方式会造成设计复杂，实时性较差、维护成本较高的问题。
发明内容
针对现有的监控系统会造成设计复杂，实时性较差、维护成本较高的问题，本发明提供一种伺服压力机生产现场的远程监控系统及方法。
本发明的技术方案是：
第一方面，本发明技术方案提供一种伺服压力机生产现场的远程监控系统，包括现场设备端和远程监控端，所述的现场设备端通过工业远程网关模块连接到远程监控端；远程监控端，用于监控现场设备端的工作状态及现场生产状况；
远程监控端设置有网络设置连接模块和远程监控软件模块；
工业远程网关模块设置有配置单元，所述的配置单元用于配置与工业远程网关模块连接的设备的名称以及IP地址；
网络设置连接模块，用于建立远程监控端与现场设备端之间的网络通道；
远程监控端通过运行远程监控软件模块在线实时监视压力机设备的运行状态以及现场工况；
远程监控端设置有编程软件模块，远程监控端的编程软件模块通过IP地址与现场监控端进行连接在线监控现场设备端程序的运行状态。
优选地，所述的现场设备端包括现场数据采集终端、工控机、控制器；控制器、现场数据采集终端和工控机与工业远程网关模块连接；
现场数据采集终端，用于负责设备工作过程中数据的采集以及现场环境的视频采集；并将采集的数据发送给控制器；
工控机，通过局域网与控制器通信，用于配置设备生产工艺参数和显示设备运行状态。
优选地，所述的控制器包括PLC控制器和PMC控制器。
优选地，所述的远程监控端包括设置在同一局域网内的远程监控计算机和远程维护计算机；
远程监控计算机设置有网络设置连接模块和远程监控软件模块；远程监控计算机通过运行远程监控软件模块在线实时监视压力机设备的运行状态以及现场工况；
远程维护计算机设置有网络设置连接模块和编程软件模块；远程维护计算机通过运行编程软件模块在线监控PLC程序执行情况，远程调试、上下载PLC程序。
优选地，现场数据采集终端包括传感器和摄像头；
传感器，用于负责设备工作过程中数据的采集，将采集到的模拟量信号转换成数字量信号交由控制器处理；
摄像头，采用360度旋转式网络摄像头对现场环境进行视频监控，视频通过网络传输到远程监控端。
优选地，所述的远程监控软件模块包括动态链接库Prodave.dll、动态链接库Fwlib32.dll；
动态链接库Prodave.dll和Fwlib32.dll提供的接口函数通过IP地址访问到PLC控制器，开启监听状态；
动态链接库Prodave.dll和Fwlib32.dll提供的发送和接收函数进行数据读写。
优选地，该系统还包括数据服务器，所述的数据服务器与远程监控计算机和远程维护计算机设置在同一局域网，所述的数据服务器，用于存储压力机工作过程中设备运行数据、故障报警信息以及设备维护记录。
第二方面，本发明技术方案还提供一种伺服压力机生产现场的远程监控方法，应用于远程监控系统，所述的远程监控系统包括现场设备端和远程监控端，所述的现场设备端通过工业远程网关模块连接到远程监控端；远程监控端包括设置在同一局域网内的远程监控计算机和远程维护计算机；该方法包括如下步骤：
将远程监控系统进行网络调通；
远程监控计算机通过运行远程监控软件模块在线实时监视压力机设备的运行状态以及现场工况；
远程维护计算机设置有编程软件模块；远程维护计算机通过运行编程软件模块在线监控PLC程序执行情况。
优选地，所述的远程监控计算机通过运行远程监控软件模块在线实时监视压力机设备的运行状态以及现场工况的步骤具体包括：
动态链接库Prodave.dll提供的函数LoadConnection_ex6()与PLC控制器进行握手连接，同时通过动态链接库Fwlib32.dll中的函数cnc_allclibhndl3()与PMC控制器进行连接，通过判断连接返回值来确定是否通信成功；
若不成功，需要再次连接，两次不成功软件自动退出；若连接成功，扫描用于保存用户权限密码的文件INI.txt，读取各级权限密码；
根据在PLC控制器中读取的当前模具型号来匹配硬盘中的冲压程序文件，匹配成功后读取文件内的程序参数；
启动定时器按设定的时间周期读取设备运行状态数据。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明能够实时监控现场设备的运行状态以及对现场生产环境的视频监控，远程监控端及维护端能够与现场控制器及各种数据采集设备进行直连，省去了中间服务器的数据缓存环节，并且能够直接使用现场工控机监控软件，不需要重新组态画面，既提高了实时性又减少了工程师的工作量和企业成本。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的伺服压力机生产现场的远程监控系统示意性框图。
图2是本发明实施例二提供的远程监控软件的工作流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，本发明技术方案提供一种伺服压力机生产现场的远程监控系统，包括现场设备端和远程监控端，所述的现场设备端通过工业远程网关模块连接到远程监控端；所述的现场设备端包括现场数据采集终端、工控机、控制器；控制器、现场数据采集终端和工控机与工业远程网关模块连接；所述的远程监控端包括设置在同一局域网内的远程监控计算机和远程维护计算机；远程监控计算机设置有网络设置连接模块和远程监控软件模块；现场数据采集终端包括传感器和摄像头。
本实施例中，生产现场硬件系统的关键是以工业远程网关模块为核心的硬件系统搭建。本系统采用映翰通IR615-S系列工业路由器模块作为远程网关，该模块集3G/4G无线广域网及Wifi无线局域网等技术，提供不间断的多种网络接入能力，以其全面的安全性和无线服务特性，实现多达万级的设备联网，为数据的传播提供了高速通路。采用软硬件看门狗及多级链路检测机制保证通信的稳定性和可靠性，同时支持Device Manager“设备云”管理平台，方便用户远程管理。多种VPN(Virtual Private Network)技术保证了数据传输的安全性，防止数据被恶意访问或篡改。控制器包括西门子PLC控制器和法那科的PMC控制器，工业远程网关模块采用24VDC供电，模块可直接或通过交换机与西门子PLC控制器、法那科PMC可编程运动控制器、摄像头和工控机HMI(Human Machine Interface)连接。
冲压现场数据的采集是通过各类传感器与西门子PLC和法那科PMC控制器连接组成，传感器采集到的模拟量信号转换成数字量信号交由控制器处理。现场工控机作为人机交互平台，其界面使用C#语言在VS2010开发平台下基于C/S架构编程实现。该软件与PLC控制器的连接采用TCP/IP协议通过动态链接库提供的API函数实现，用于压力机设备运行状态的显示、故障报警信息的提示、工艺参数的配置以及控制设备运行等功能；视频监控用的摄像头直接采用360度旋转式网络摄像头对现场环境进行视频监控，视频通过网络传输到远程监控端，远程工程师根据现场视频和设备运行状态远程监控、调试PLC程序。
系统连接完成后，现场使用电脑或是工控机通过网线连接到工业远程网关模块的某一个LAN口，自动获取IP地址，打开浏览器，在地址栏中输入路由器的IP地址，进入网关登录界面，输入网关设备生产商提供的用户名和密码登录网关的Web设置界面，设置设备联网方式。设置网关模块LAN口IP地址和子网掩码，确保现场控制器和网络摄像头等设备与网关连接通信成功。远程监控计算机连接现场设备需要在工业远程网关模块生产商提供的软件平台进行操作，在此之前还需要对网关模块进行云服务器地址配置，在Web管理界面开启“网关平台(Device Management)”功能，并对接入平台相关参数进行配置。工业远程网关模块配置完成后，通过控制器编程软件对西门子PLC和法那科PMC控制器配置IP地址、子网掩码和路由。
各控制器和网络摄像头连接到工业远程网关模块并配置完网关模块后，通过Web浏览器登录到网关接入维护平台InHandCloud进行账户注册，注册完成后登录账户建立设备虚拟现场，把连接到网关的控制器设备添加在现场中，完成设备云平台的配置。在联网的远程监控计算机安装网络设置连接模块，在这里所述的网络设置连接模块为工业远程网关模块生产商提供的应用程序“设备快线”，输入账号和密码后可以看到已建立的工业远程网关模块及关联的设备名称及IP地址，点击“ON/OFF”按钮，系统会自动建立远程监控端与现场设备端之间的一个维护通道。
远程监控终端包括远程监控计算机、远程维护计算机、数据服务器。远程监控计算机设置有远程监控软件，通过运行监控软件在线实时监视压力机设备的运行状态以及现场工况；远程维护计算机设置有编程软件模块，在这里，所述的编程软件模块为控制器调试软件，远程维护计算机通过运行控制器调试软件在线监控PLC程序执行情况，远程调试、上下载PLC程序；数据服务器用来存储压力机工作工程中滑块位置、速度、电机负载等设备运行数据以及各种故障报警信息等。
在这里，远程监控软件模块为远程监控软件，该软件使用C#语言基于C/S架构编程实现，软件是运行在Windows系统下的图形桌面应用程序，软件与控制器之间使用TCP/IP协议进行通信。TCP协议能够通过两次握手建立稳定可靠的连接，并在信息传送完之后根据返回值验证传输内容是否完整。在软件设计前，做好对TCP协议封装完的功能函数库，利用动态链接库的接口函数可以方便的构建网络通信条件。动态链接库的接口函数通过IP地址访问到PLC控制器，开启监听状态；之后软件利用动态链接库Prodave.dll和Fwlib32.dll提供的发送和接收函数进行数据通信，直到软件调用UnloadConnection_ex6()和cnc_freelibhndl()两个函数断开当前连接。在建立网络通信的过程中，考虑到通信函数的阻塞特性，当某个接收函数阻塞时不应影响服务器主线程。软件采用多线程的处理方式，用户界面创建在主线程内，数据通信以及刷新显示功能在子线程内执行，采用定时器循环访问控制器寄存器。该机制的优点在于，能够同时访问多个PLC控制器，最大限度节省内存和CPU资源，监控软件的工作流程如图2所示。
软件启动后首先通过西门子提供的动态链接库Prodave.dll文件中的函数LoadConnection_ex6()与西门子PLC控制器进行握手连接，同时通过法那科提供的动态链接库Fwlib32.dll中的函数cnc_allclibhndl3()与法那科PMC控制器进行连接，通过判断连接返回值来确定是否通信成功；若不成功，需要再次连接，两次不成功软件自动退出；软件连接成功后，软件扫描计算机中用于保存用户权限密码的文件INI.txt，读取各级权限密码。同时根据在PLC控制器中读取的当前模具型号来匹配硬盘中的冲压程序文件，匹配成功后读取文件内的程序参数，最后启动定时器按一定时间周期读取设备运行状态数据。
软件定时器1按200ms的循环周期访问控制器寄存器，读取西门子PLC控制器DB寄存器块的数据、PLC控制器的I/O信号以及法那科PMC控制器的X、Y、R、D信号。程序另外采用定时器2按300ms周期运行，循环读取维护保养信息和一些程序运行状态信息。用户通过输入框设置设备参数，通过按钮来控制系统部分电路开关，伺服电机、气垫的使用与否，设备启停、润滑、调整等功能。该远程监控软件同时集成网络摄像头的视频监控软件，通过鼠标对界面上方向按钮的操作来控制摄像头的垂直和水平方向的旋转，可多方位监控生产现场的设备整体运行状况。
网络连接建立后，远程维护端计算机安装控制器调试软件，即西门子PLC编程软件“TIA Portal V13”、法那科编程软件“FANUC Ladder-III”以及相关曲线采集软件“SERVOGUIDE”。远程维护计算机根据PLC控制器预先设定的IP地址和路由地址，直接连接现场PLC控制器在线监视程序运行，根据远程监控软件实时采集的压力机设备运行参数在线修改程序、远程调试设备。
实施例二
本发明技术方案还提供一种伺服压力机生产现场的远程监控方法，应用于远程监控系统，所述的远程监控系统包括现场设备端和远程监控端，所述的现场设备端通过工业远程网关模块连接到远程监控端；远程监控端包括设置在同一局域网内的远程监控计算机和远程维护计算机；该方法包括如下步骤：
S1：将远程监控系统进行网络调通；各控制器和网络摄像头连接到工业远程网关模块并进行网关模块配置完，通过Web浏览器登录到网关接入维护平台InHandCloud进行账户注册，注册完成后登录账户建立设备虚拟现场，把连接到网关的控制器设备添加在现场中，完成设备云平台的配置。在联网的远程监控计算机安装网络设置连接模块，在这里所述的网络设置连接模块为工业远程网关模块生产商提供的应用程序“设备快线”，输入账号和密码后可以看到已建立的工业远程网关模块及关联的设备名称及IP地址，点击“ON/OFF”按钮，系统会自动建立远程监控端与现场设备端之间的一个维护通道。
S2：远程监控计算机通过运行远程监控软件模块在线实时监视压力机设备的运行状态以及现场工况；
动态链接库Prodave.dll提供的函数LoadConnection_ex6()与PLC控制器进行握手连接，同时通过动态链接库Fwlib32.dll提供的函数cnc_allclibhndl3()与PMC控制器进行连接，通过判断连接返回值来确定是否通信成功；
若不成功，需要再次连接，两次不成功软件自动退出；若连接成功，扫描用于保存用户权限密码的文件INI.txt，读取各级权限密码；
根据在PLC控制器中读取的当前模具型号来匹配硬盘中的冲压程序文件，匹配成功后读取文件内的程序参数；
启动定时器按设定的时间周期读取设备运行状态数据。
软件定时器1按200ms的循环周期访问控制器寄存器，读取西门子PLC控制器DB寄存器块的数据、PLC控制器的I/O信号以及法那科PMC控制器的X、Y、R、D信号。程序另外采用定时器2按300ms周期运行，循环读取维护保养信息和程序运行中的过程数据，并刷新界面进行显示。用户通过输入框设置设备参数，通过按钮来控制系统部分电路开关，伺服电机、气垫的使用与否，设备启停、润滑、调整等功能。该远程监控软件同时集成网络摄像头的视频监控软件，通过鼠标对界面上方向按钮的操作来控制摄像头的垂直和水平方向的旋转，可多方位监控生产现场的设备整体运行状况。
S3：远程维护计算机设置有编程软件模块；远程维护计算机通过运行编程软件模块在线监控PLC程序运行情况。
网络连接建立后，远程维护端计算机安装控制器调试软件，即西门子PLC编程软件“TIA Portal V13”、法那科编程软件“FANUC Ladder-III”以及相关曲线采集软件“SERVOGUIDE”。远程维护计算机根据PLC控制器预先设定的IP地址和路由地址，直接连接现场PLC控制器在线监视程序运行，根据远程监控软件实时采集的压力机设备运行参数在线修改程序、远程调试设备。
现场数据采集终端，负责设备工作过程中数据的采集以及现场环境的视频采集；工控机，通过局域网与西门子PLC和PMC控制器通信，起到配置设备运行工艺参数和状态显示的作用；远程监控端，用来监控现场设备端的工作状态及现场生产状况。控制器、摄像头、和工控机连接到工业远程网关模块，工业远程网关模块可通过WIFI、3G/4G、INTERNET网络连接到外网，连接好设备后对工业远程网关模块进行配置，配置完成后在联网的远程监控端登录工业远程网关模块厂家提供的应用程序“设备快线”，直接可以看到已建立的工业远程网关模块及关联的设备名称及IP地址，点击连接现场的按钮，系统会自动建立远程监控端与现场设备端之间的一个维护通道，此时远程维护计算机的西门子PLC编程软件和法那科的编程软件通过IP地址与现场控制器进行连接，通过在线模式监控程序运行状态，根据需要修改、上载、下载程序。远程监控计算机可以直接运行工控机组态软件对现场设备工艺参数进行修改。此外，远程监控软件集成了摄像头数据采集功能，可以直接调取摄像头的画面，通过操作界面上的按钮来控制摄像头进行垂直及水平方向的旋转。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种伺服压力机生产现场的远程监控系统，其特征在于包括现场设备端和远程监控端，所述的现场设备端通过工业远程网关模块连接到远程监控端；远程监控端，用于监控现场设备端的工作状态及现场生产状况；
远程监控端设置有网络设置连接模块和远程监控软件模块；
工业远程网关模块设置有配置单元，所述的配置单元用于配置与工业远程网关模块连接的设备的名称以及IP地址；
网络设置连接模块，用于建立远程监控端与现场设备端之间的网络通道；
远程监控端通过运行远程监控软件模块在线实时监视压力机设备的运行状态以及现场工况；
远程监控端设置有编程软件模块，远程监控端的编程软件模块通过IP地址与现场监控端进行连接在线监控现场设备端程序的运行状态。
2.根据权利要求1所述的一种伺服压力机生产现场的远程监控系统，其特征在于所述的现场设备端包括现场数据采集终端、工控机、控制器；控制器、现场数据采集终端和工控机与工业远程网关模块连接；
现场数据采集终端，用于负责设备工作过程中数据的采集以及现场环境的视频采集；并将采集的数据发送给控制器；
工控机，通过局域网与控制器通信，用于配置设备生产工艺参数和显示设备工作状态。
3.根据权利要求2所述的一种伺服压力机生产现场的远程监控系统，其特征在于所述的控制器包括PLC控制器和PMC控制器。
4.根据权利要求3所述的一种伺服压力机生产现场的远程监控系统，其特征在于所述的远程监控端包括设置在同一局域网内的远程监控计算机和远程维护计算机；
远程监控计算机设置有网络设置连接模块和远程监控软件模块；远程监控计算机通过运行远程监控软件模块在线实时监视压力机设备的运行状态以及现场工况；
远程维护计算机设置有网络设置连接模块和编程软件模块；远程维护计算机通过运行编程软件模块在线监控PLC程序执行情况，远程调试、上下载PLC程序。
5.根据权利要求2所述的一种伺服压力机生产现场的远程监控系统，其特征在于现场数据采集终端包括传感器和摄像头；
传感器，用于负责设备工作过程中数据的采集，将采集到的模拟量信号转换成数字量信号交由控制器处理；
摄像头，采用360度旋转式网络摄像头对现场环境进行视频监控，视频通过网络传输到远程监控端。
6.根据权利要求1所述的一种伺服压力机生产现场的远程监控系统，其特征在于所述的远程监控软件模块包括动态链接库Prodave.dll、动态链接库Fwlib32.dll；
动态链接库Prodave.dll和Fwlib32.dll提供的接口函数通过IP地址访问到PLC控制器，开启监听状态；
动态链接库Prodave.dll和Fwlib32.dll提供的发送和接收函数进行数据读写。
7.根据权利要求4所述的一种伺服压力机生产现场的远程监控系统，其特征在于该系统还包括数据服务器，所述的数据服务器与远程监控计算机和远程维护计算机设置在同一局域网，所述的数据服务器，用于存储压力机工作过程中过程数据、故障报警信息以及设备维护记录。
8.一种伺服压力机生产现场的远程监控方法，其特征在于，应用于远程监控系统，所述的远程监控系统包括现场设备端和远程监控端，所述的现场设备端通过工业远程网关模块连接到远程监控端；远程监控端包括设置在同一局域网内的远程监控计算机和远程维护计算机；该方法包括如下步骤：
将远程监控系统进行网络调通；
远程监控计算机通过运行远程监控软件模块在线实时监视压力机设备的运行状态以及现场工况；
远程维护计算机设置有编程软件模块；远程维护计算机通过运行编程软件模块在线监控PLC程序执行情况。
9.根据权利要求8所述的一种伺服压力机生产现场的远程监控方法，其特征在于，所述的远程监控计算机通过运行远程监控软件模块在线实时监视压力机设备的运行状态以及现场工况的步骤具体包括：
动态链接库Prodave.dll文件中的函数LoadConnection_ex6()与PLC控制器进行握手连接，同时通过动态链接库Fwlib32.dll中的函数cnc_allclibhndl3()与PMC控制器进行连接，通过判断连接返回值来确定是否通信成功；
若不成功，需要再次连接，两次不成功软件自动退出；若连接成功，扫描用于保存用户权限密码的文件INI.txt，读取各级权限密码；
根据在PLC控制器中读取的当前模具型号来匹配硬盘中的冲压程序文件，匹配成功后读取文件内的程序参数；
启动定时器按设定的时间周期读取设备运行状态数据。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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