CN114253210A - 基于Json-RPC的PLC通讯系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于Json‑RPC的PLC通讯系统及方法，系统包括RPC服务端、IOT网关和至少一个远程客户端，远程客户端包括RPC客户端和数据库，RPC客户端为WEB端，RPC服务端为PLC，PLC与客户端基于Json格式进行数据和指令的交互；方法包括S1：建立PLC与IOT网关的连接；S2：客户端与选定IOT网关建立连接；S3：通过IOT网关建立所述客户端与所述PLC的连接；S4：读取PLC数据；S5：客户端写入数据。本发明将web端作为客户端，PLC作为服务端，通过Json格式实现工业控制系统数据的读取和写入。

Description

基于Json-RPC的PLC通讯系统及方法

技术领域

本发明涉及基于PLC和客户端的工业通讯技术领域，特别涉及一种基于Json-RPC的PLC通讯系统及方法。

背景技术

PLC(可编程逻辑控制器)是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

PLC可编程控制器与其他系统之间有多种通讯方式，比如S7、Socket、Modbus等，这几种通讯方式都各有优略，并可以适用于不同的场景。但是在互联网时代使用普遍使用RPC或RESTful的现在，WEB服务针对PLC使用的几种通讯方式需要单独开发接口，在使用上造成了一定的不便。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于Json-RPC的PLC通讯系统及方法，通过Json-RPC协议与PLC进行通讯，实现信息的上传和下载，并在一定程度上能够对信息进行验证；将web端作为客户端，PLC作为服务端，通过PLC进行工业数据的收集和指令的执行，利用IOT网关作为数据传输的通道，通过有线以太网与PLC连接，将数据通过4G移动网络传送至远程客户端，实现读取、汇总和写入工业控制系统中的设备状态以及任务状态等数据。

Json-RPC，是一个无状态且轻量级的远程过程调用(RPC)传送协议，其使用Json(RFC4627)作为数据格式，本发明通过使用Json-RPC这种基于Json的跨语言远程调用协议直接与PLC进行通讯，具有无状态、传输数据小、跨平台、实现、扩展等特点，提高了系统数据采集的效率。

本发明提供了一种基于Json-RPC的PLC通讯系统，具体技术方案如下：

所述系统包括RPC服务端、IOT网关和至少一个远程客户端，所述远程客户端包括RPC客户端和数据库，所述RPC客户端为WEB端，所述RPC服务端为PLC控制器，通过IOT网关与所述RPC服务端连接，基于Json格式进行数据和指令的交互，所述RPC客户端上设有应用程序用于配置访问连接参数。

基于IOT网关建立PLC和远程客户端，并通过Json格式进行数据的交互传输，通过PLC开启WEB服务并正常启动，然后运行WEB客户端，验证目标PLC的通讯是否正常；WEB客户端根据自定义信息标签定时循环读取PLC采集的数据；WEB客户端装置根据自定义信息标签将数据写入PLC中，并验证写入是否成功。

本发明还提供了一种基于Json-RPC的PLC通讯方法，用于PLC与RPC客户端之间的通讯，PLC通过IOT网关与RPC客户端建立通讯连接，RPC客户端为Web端，所述方法具体包括：

S1：配置PLC参数，下载PLC程序，并启动采集数据，建立PLC与IOT网关的连接；

S2：客户端与选定IOT网关建立连接；

S3：通过IOT网关建立所述客户端与所述PLC的连接；

S4：在客户端配置读取参数，读取PLC数据；

S5：设置待写入的数据内容，向PLC写入数据。

进一步的，步骤S1具体过程如下：

开启PLC的客户端服务功能，并设置PLC允许通过HTTPS协议进行访问；

配置PLC以太网口的IP地址，并配置IOT网关的以太网接口的IP地址与所述PLC以太网的IP地址为相同网段，建立PLC与IOT网关的连接。

进一步的，步骤S2具体过程如下：

通过在所述客户端上的操作，选择所需连接的IOT网关，启动客户端IOT网关连接程序，建立客户端与选定IOT网关的连接。

进一步的，步骤S3具体过程如下：

在客户端配置待连接IP地址，所述待连接IP地址与所述PLC上配置以太网口的IP地址为相同网段；

客户端发起连接请求，发送申请ID以及Api.Ping命令至所述PLC；

若发送成功，所述PLC以Json格式的字符串返回同样编码的申请ID并附带PLC识别码；

客户端接收返回数据后，间隔设定时间更新申请ID，并再次向所述PLC发送连接请求；

连接请求发出后在预设连接时间内，如果无法收到所述PLC返回的Json字符串或该字符串的内容错误，则判定客户端与PLC之间的连接状态不正常，客户端继续发送连接请求直到手动终止。

进一步的，所述配置PLC参数还包括在PLC中配置用户名及密码，所述用户名及密码用于建立远程访问时对访问用户进行身份验证；

若PLC参数配置了用户名及密码，所述客户端与所述PLC的连接时，在所述客户端上还需设置待连接PLC对应的用户名及密码。

进一步的，客户端发送的所述申请ID采用顺序编码，客户端接收PLC返回数据后，通过对顺序编码的申请ID进行累加来更新申请ID。

进一步的，所述设定时间和所述预设连接时间均设置为1s。

进一步的，步骤S4中，PLC数据读取具体过程如下：

在客户端配置文件中配置需要采集数据的参数，所述参数与PLC程序中设置的采集数据的变量名称一致；

在客户端与PLC连接正常的状态下，客户端根据设定的数据采样周期，使用Json格式发送PlcProgram.Read命令、随机ID以及参数名称至PLC；

所述PLC根据参数名称获取对应的数据内容，并通过Json格式将随机ID以及数据内容返回至客户端；

客户端接受PLC控制器返回Json格式字符串，进行解析后得到所需获取参数的实际数据内容，并将获得的数据写入数据库。

进一步的，所述设定的数据采样周期为1s，具体通过在客户端配置文件中进行设置调整。

进一步的，步骤S5中，PLC数据写入具体过程如下：

在客户端配置文件中配置需要写入参数及参数数据，所述参数与PLC程序中的设置的采集数据的变量名一致；

在客户端与PLC控制器连接正常的状态下，客户端使用Json格式发送PlcProgram.Write命令、随机ID、参数名称以及对应的参数数据至PLC；

所述PLC执行写入操作，根据接收的参数名称及对应参数数据，将数据内容写入，并以Json格式返回随机ID以及写入状态；

所述客户端接收所述PLC返回的Json格式字符串，进行解析，获取写入状态，监控写入进度并判定是否成功完成写入操作。

本发明的有益效果如下：

1、远程客户端与PLC可编程控制器之间使用Json-RPC协议进行通讯，其传递内容为Json格式数据，可以提供简单的数据解析和更快的数据采集效率。

2、客户端通过解析PLC可编程控制器返回的数据，客户端根据自定义信息标签将数据写入PLC，并定时循环读取PLC采集的数据，且在数据的写入或读取过程中都有校验机制，提高了通讯的安全性。

3、使用IOT物联网网关连接客户端进行工业控制系统的数据采集，不受地点限制及内网限制，更加适用于实际工业控制的复杂场景中。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图；

图2是本发明的方法流程示意图。

具体实施方式

在下面的描述中对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明的实施例1公开了一种基于Json-RPC的PLC通讯系统及方法，如图1所示，系统包括RPC服务端、IOT网关和至少一个远程客户端，所述远程客户端包括RPC客户端和数据库，所述RPC客户端为WEB端，所述RPC服务端为PLC控制器，通过IOT网关与所述RPC服务端连接，基于Json格式进行数据和指令的交互，所述RPC客户端上设有应用程序用于配置访问连接参数。

本实施例以条烟分拣控制系统为例，进行说明，通过PLC实现条烟分拣控制系统各设备的指令发送和数据接收处理，并通过Json-RPC协议采集条烟分拣控制系统中的设备状态、订单状态等数据传送至远程客户端进行汇总，IOT网关作为PLC与客户端数据传输的通道，通过有线以太网口与PLC连接，并将数据通过4G移动网络传送至远程客户端。

实施例2

本发明的实施例2公开了一种基于Json-RPC的PLC通讯方法，用于PLC与RPC客户端之间的通讯，PLC通过IOT网关与RPC客户端建立通讯连接，RPC客户端为Web端；本实施例中同样以条烟分拣控制系统为例，进行说明；

如图2所示，具体步骤流程如下：

S1：配置PLC参数，下载PLC程序，并启动采集数据，建立PLC与IOT网关的连接；

开启PLC模块上的web服务器，并在PLC模块撒花姑娘选中设置PLC允许通过HTTPS协议进行访问；

配置PLC以太网口的IP地址，并配置IOT网关的以太网接口的IP地址与所述PLC以太网的IP地址为相同网段，建立PLC与IOT网关的连接；

本实施例中，还配置用户名及密码，所述用户名及密码用于建立远程访问时对访问用户进行身份验证。

S2：客户端与选定IOT网关建立连接；

通过在所述客户端上的操作，选择所需连接的IOT网关，启动客户端IOT网关连接程序，建立客户端与选定IOT网关的连接。

S3：通过IOT网关建立所述客户端与所述PLC的连接；

在客户端配置待连接IP地址，所述待连接IP地址与所述PLC上配置以太网口的IP地址为相同网段；

同时设置用户名和密码，用于在与待连接PLC连接时，进行身份验证；

客户端发起连接请求，发送申请ID以及Api.Ping命令至所述PLC；

本实施例中，所述客户端发送的所述申请ID采用顺序编码。

若发送成功，所述PLC以Json格式的字符串返回同样编码的申请ID并附带PLC识别码；

客户端接收返回数据后，间隔设定时间通过对顺序编码的申请ID进行累加来更新申请ID，并再次向所述PLC发送连接请求；

本实施例中，所述设定时间设为1s；

连接请求发出后在预设连接时间内，如果无法收到所述PLC返回的Json字符串或该字符串的内容错误，则判定客户端与PLC之间的连接状态不正常，客户端继续发送连接请求直到手动终止；

所述预设连接时间默认为1s。

S4：在客户端配置读取参数，读取PLC数据；

在客户端配置文件中配置需要采集数据的参数，所述参数与PLC程序中设置的采集数据的变量名称一致；所述参数包括分拣设备状态以及任务状态；

在客户端与PLC连接正常的状态下，客户端根据设定的数据采样周期，使用Json格式发送PlcProgram.Read命令、随机ID以及参数名称至PLC；

本实施例中，所述设定的数据采样周期为1s，可通过在客户端配置文件中进行设置调整；

所述PLC根据参数名称获取对应的数据内容，具体的，可通过接收参数对应的变量，执行查询获取程序指令，获取对应的变量的值，再通过Json格式将随机ID以及数据内容返回至客户端；

客户端接受PLC控制器返回Json格式字符串，进行解析后得到分拣设备状态以及任务状态的实际值，并将获得的数据写入数据库。

S5：设置待写入的数据内容，向PLC写入数据；

在客户端配置文件中配置需要写入参数及参数数据，所述参数与PLC程序中的设置的采集数据的变量名一致；

本实施例中，客户端默认可以向当前连接的PLC即条烟分拣控制系统写入的指令包括修改参数指令，例如修改任务间距、条烟间距等参数；

在客户端与PLC控制器连接正常的状态下，客户端使用Json格式发送PlcProgram.Write命令、随机ID、参数名称以及对应的参数数据至PLC；

所述PLC执行写入操作，根据接收的参数名称及对应参数数据，将数据内容写入，具体的，通过参数名称和对应的参数数据，将对应的参数数据赋值给所述参数名称对应的变量，并以Json格式返回随机ID以及写入状态；

所述客户端接收所述PLC返回的Json格式字符串，进行解析，获取写入状态，监控写入进度并判定是否成功完成写入操作。

所述步骤S4读取PLC数据和所述步骤S5写入数据为两个相互独立的过程，具体步骤的先后不做限定。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (11)

1.一种基于Json-RPC的PLC通讯系统，其特征在于，包括RPC服务端、IOT网关和至少一个远程客户端，所述远程客户端包括RPC客户端和数据库，所述RPC客户端为WEB端，所述RPC服务端为PLC控制器，通过IOT网关与所述RPC服务端连接，基于Json格式进行数据和指令的交互，所述RPC客户端上设有应用程序用于配置访问连接参数。

2.一种基于Json-RPC的通讯方法，用于PLC与RPC客户端之间的通讯，PLC通过IOT网关与RPC客户端建立通讯连接，其特征在于，包括：

S1：配置PLC参数，下载PLC程序，并启动采集数据，建立PLC与IOT网关的连接；

S2：客户端与选定IOT网关建立连接；

S3：通过IOT网关建立所述客户端与所述PLC的连接；

S4：在客户端配置读取参数，读取PLC数据；

S5：设置待写入的数据内容，向PLC写入数据。

3.根据权利要求2所述的基于Json-RPC的通讯方法，其特征在于，步骤S1具体过程如下：

开启PLC的客户端服务功能，并设置PLC允许通过HTTPS协议进行访问；

配置PLC以太网口的IP地址，并配置IOT网关的以太网接口的IP地址与所述PLC以太网的IP地址为相同网段，建立PLC与IOT网关的连接。

4.根据权利要求2所述的基于Json-RPC的通讯方法，其特征在于，步骤S2具体过程如下：

通过在所述客户端上的操作，选择所需连接的IOT网关，启动客户端IOT网关连接程序，建立客户端与选定IOT网关的连接。

5.根据权利要求3或4任一所述的基于Json-RPC的通讯方法，其特征在于，步骤S3具体过程如下：

在客户端配置待连接IP地址，所述待连接IP地址与所述PLC上配置以太网口的IP地址为相同网段；

客户端发起连接请求，发送申请ID以及Api.Ping命令至所述PLC；

若发送成功，所述PLC以Json格式的字符串返回同样编码的申请ID并附带PLC识别码；

客户端接收返回数据后，间隔设定时间更新申请ID，并再次向所述PLC发送连接请求；

连接请求发出后在预设连接时间内，如果无法收到所述PLC返回的Json字符串或该字符串的内容错误，则判定客户端与PLC之间的连接状态不正常，客户端继续发送连接请求直到手动终止。

6.根据权利要求5所述的基于Json-RPC的通讯方法，其特征在于，所述配置PLC参数还包括在PLC中配置用户名及密码，所述用户名及密码用于建立远程访问时对访问用户进行身份验证；

若PLC参数配置了用户名及密码，所述客户端与所述PLC的连接时，在所述客户端上还需设置待连接PLC对应的用户名及密码。

7.根据权利要求5所述的基于Json-RPC的通讯方法，其特征在于，客户端发送的所述申请ID采用顺序编码，客户端接收PLC返回数据后，通过对顺序编码的申请ID进行累加来更新申请ID。

8.根据权利要求5所述的基于Json-RPC的通讯方法，其特征在于，所述设定时间和所述预设连接时间均设置为1s。

9.根据权利要求2所述的基于Json-RPC的通讯方法，其特征在于，步骤S4中，PLC数据读取具体过程如下：

在客户端配置文件中配置需要采集数据的参数，所述参数与PLC程序中设置的采集数据的变量名称一致；

在客户端与PLC连接正常的状态下，客户端根据设定的数据采样周期，使用Json格式发送PlcProgram.Read命令、随机ID以及参数名称至PLC；

所述PLC根据参数名称获取对应的数据内容，并通过Json格式将随机ID以及数据内容返回至客户端；

客户端接受PLC控制器返回Json格式字符串，进行解析后得到所需获取参数的实际数据内容，并将获得的数据写入数据库。

10.根据权利要求9所述的基于Json-RPC的通讯方法，其特征在于，所述设定的数据采样周期为1s，具体通过在客户端配置文件中进行设置调整。

11.根据权利要求2所述的基于Json-RPC的通讯方法，其特征在于，步骤S5中，PLC数据写入具体过程如下：

在客户端配置文件中配置需要写入参数及参数数据，所述参数与PLC程序中的设置的采集数据的变量名一致；

在客户端与PLC控制器连接正常的状态下，客户端使用Json格式发送PlcProgram.Write命令、随机ID、参数名称以及对应的参数数据至PLC；

所述PLC执行写入操作，根据接收的参数名称及对应参数数据，将数据内容写入，并以Json格式返回随机ID以及写入状态；

所述客户端接收所述PLC返回的Json格式字符串，进行解析，获取写入状态，监控写入进度并判定是否成功完成写入操作。

Images