CN1426183A

CN1426183A - 基于制造现场的智能化远程网络监控系统

Info

Publication number: CN1426183A
Application number: CN03113556A
Authority: CN
Inventors: 胡国华
Original assignee: Guangdong Kelong Electrical Appliances Co Ltd
Current assignee: Guangdong Kelong Electrical Appliances Co Ltd
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2003-06-25
Anticipated expiration: 2023-01-08
Also published as: CN1198415C

Abstract

本发明涉及一种基于制造现场的智能化远程网络监控系统，其特征在于，包括集线器，与所述集线器连接的触摸屏工控机、485串行口设备联网服务器、视频服务器，及PLC上位计算机；每一个所述485串行口设备联网服务器上可连接四个数据采集器；所述PLC上位计算机的COM端口连接有可编程控制器PLC；所述视频服务器的输入端视频控制器连接有摄像头。本发明大大提高了对设备监控的智能化程度，使对设备的监控从数据采集到系统控制都在计算机控制下，自动运行，因而大大提高了设备监控的可靠性及稳定性；并且可在任何场所通过Internet网络对现场设备运行状态、运行参数进行实时监控。

Description

基于制造现场的智能化远程网络监控系统

技术领域

本发明涉及远程监控技术，具体涉及一种可通过网络对多类不同设备的运行状态、运行参数进行在线、实时、智能化监控的系统。

背景技术

随着计算机、通信和网络技术的发展，制造系统也向着集成化、网络化、全球化方向发展。充分利用异地资源、设备等快速地响应市场需求，及时生产出能满足用户需要的产品，也成为制造业发展的必然趋势和基本要求。

远程监控技术是现代监控技术的发展趋势，也是提高制造企业生产效率和管理水平的重要手段。许多家电制造企业在制造系统中使用了大量PLC(可编过程控制器)系统来监控加工设备，现有的监控系统一般都是单机监控系统，只能满足简单的现场设备监控需求。随着企业规模的扩大，生产部门和外围子公司的增多，通过建立一套远程监控系统，可以在多个不同的地点或不同的部门同时对生产线进行远程监视、检测和控制；还可以举办有关“技术与管理专家”的会诊，并通过监控系统对现场设备进行协调和调度，对生产过程中产生的各种信息进行获取、传输、处理、分析和应用。这对企业在保证产品质量、提高生产效率等方面都具有极大的作用。Internet网络作为信息传递和信息共享的载体，为先进制造技术的应用和发展提供了强有力的基础支持，特别是打破了地域的限制，为远程监控的实现奠定了平台，把制造过程的集成技术推向了更高的阶段。

在我国，除了家电行业之外，电力、钢铁、炼油、石化、造纸等企业中都拥有相当多数量的DCS(集散控制系统)、PLC系统、FBS(现场总线系统)。但是现有的PLC等监控系统中，还遵循着传统的串行通讯协议，并且许多控制器的通讯协议不对外开放，对于企业用较低成本难以建立有效的通讯系统，使不同通信标准转化为统一的通信标准，比如如何实现从设备级的传统串、并口通讯协议转换到网络协议还有很大的难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种通过远程计算机对制造现场设备状态进行远程监控，且网络化程度高、数据采集方便准确、易于扩展和维护、通用性强、可即插即用、集成度高的智能化远程监控系统。

本发明的技术方案是，提供一种基于制造现场的智能化远程网络监控系统。其特征在于，包括集线器，与所述集线器连接的触摸屏工控机、485串行口设备联网服务器、视频服务器，及PLC上位计算机；每一个所述485串行口设备联网服务器上连接有至少一个数据采集器；所述PLC上位计算机的COM端口连接有可编程控制器PLC；所述视频服务器的输入端视频控制器连接有摄像头。

在上述远程网络监控系统中，每一个所述RS-485串口设备联网服务器可连接四个基于RS-485通信协议的数据采集器，将所述数据采集器所采集的数据信息转换成TCP/IP协议，经车间局域网传输到Internet网络上。

在上述远程网络监控系统中，所述数据采集器由单片机及光电耦合器、RS-485收发器、发光二极管、限流电阻、变压器及端子类外围电子组件组成；所述单片机的I/O口、A/D转换口实现模拟、数字量数据信息的采集；所述RS-485收发器实现与RS-485串口设备联网服务器的通信；

在上述远程网络监控系统中，所述视频服务器有四个视频信号输入口，用于连接现场的模拟监控摄像机；还有一个可与所述集线器连接相连的网线接口(RJ-45)，以及两个9芯DB-9插头型的RS-232串口。

本发明的优点在于，大大提高了对设备监控的智能化程度，使对设备的监控从数据采集到系统控制都在计算机控制下，自动运行，因而大大提高了设备监控的可靠性及稳定性；并且可在任何场所通过Internet网络对现场设备运行状态、运行参数进行实时监控。与现有远程监控系统相比具有以下显着特点：

系统采用标准TC/IP网络协议及RS-485协议，因而扩展性及稳定性很强，数据传输距离远，数据传输质量好；

用户通过Internet Explorer接入本监控系统后可对设备外部(图像信息：现场环境及设备外观等表面现象)与内部(数字信息：设备运行参数、运行状态等)进行同步监控；

客户只要通过浏览器和相应的权限就可以通过Internet网络访问本远程监控系统，进行信息查询、操作和管理，达到数据信息共享。且可根据用户等级(操作权限)不同，可监控程度也有所不同。防火墙及权限的存在使该系统可靠性和安全性高；

如果有两个以上用户进入该系统，则他们可进行在线进行技术交流、讨论，及时对出现的故障协商处理；

兼容性很强，能适应不同的工业设备，从PC机、可编过程控制器、数控机床设备到考勤机、安防设备等接入该监控，对可直接联网和无法直接实现联网的设备均可适用；

应用服务系统完全基于Web标准，符合Client/Server(客户端/服务器)模式，可用ASP(Active Server Pages)开发，监控服务器通过车间设备网络系统获取了各种设备信息并进行有效集成后，以Client/Server模式通过Internet网络将信息发送到客户端；

集成度高，使计算机、通信和网络技术、工业控制技术等技术集于一体，单片机程序、计算机/工控软件、网络编程等合理融合；

应用范围广，不仅用于工业控制系统，还可用于交通系统、安防系统、楼宇自动化系统等系统。

附图说明

图1是本发明网络监控系统的网络拓扑结构示意图；

图2是本发明网络监控系统的另一种网络拓扑结构示意图；

图3是本发明网络监控系统中所采用的数据采集器的接线电路图；

图4是本发明网络监控系统中所采用的视频控制器的接线电路图。

具体实施方式

本发明的网络监控系统中，主要采用RS-485协议和TCP/IP协议两种通信方式；并使用浏览器/WEB服务器控制结构，以及客户机/服务器结构两种控制方式。

通常使用的串行接口主要有：RS-232、RS-422、RS-485等。采用串行口通信比较方便，实现起来比较容易。其中RS-485相对而言传输质量高、距离远。在90Kbps下最长距离可达1200米，如果距离在120米内，则数据最高传输速率为10Mbps。所以本发明中的数据采集器、摄像头视频控制器均采用RS485接口。

采用TCP/IP协议的网络接口，对于提供此类接口的系统设备可以直接接入Internet网络，从而与异地远程计算机相连，轻松实现从一端到另一端的远程控制。本发明中的视频服务器、485串行口设备联网服务器、PLC上位计算机、触摸屏工控机均具有此类网络接口。

本发明中，远程用户或企业内部用户通过浏览器经过身份验证后，登录到车间Web服务器，服务器将具有相应功能的Asp(Active Server Pages，动态服务器页面)的Web页面下载到客户端浏览器。其中Socket控件将立即执行与数据采集器或摄像头视频控制器的连接，一旦连接建立以后，用户可通过Web页面上的控制面板(或按钮)向数据采集器或摄像头视频控制器发送指令，数据采集器或摄像头视频控制器收到指令并确认后执行相应的功能模块，控制或采集现场设备和摄像头的动作，同时将设备、摄像头的状态返回到客户端浏览器的状态显示页面中显示。

本发明中，远程控制软件以“客户机/服务器”形式存在，包括一个客户机程序和一个服务器程序。这种结构可以直接由客户机向服务器发出具体的请求命令，服务器返回信息到客户机，而不必通过WEB服务器，从而实现端到端控制，具有一定的实时性。本监控系统中PLC上位计算机所连PLC数据的采集就以这种方式来实现。基于wincc(西门子PLC的工业控制软件)的通讯程序，其目的主要是实现异地(远程)获取现场由PLC控制的设备的实时运行参数。从信息流通的角度出发，主要有信息的采集、发送、传输、与接收等环节。主要通过wincc的全局脚本编辑器以及windows操作系统的winsock通讯技术来实现信息的发送、传输、与接收。程序即分为服务器端程序和客户端程序。服务器端程序在现场上位机上运行，客户端程序在触摸屏端计算机上运行。当现场上位机开机，运行wincc应用程序时，套接字程序同时启动，处于等待连接状态，当有客户端相应套接字连接后，程序自动以一定的时间间隔，从文件中实时地读取wincc运行参数，并发送到客户端应用程序。再由Asp功能页面把从现场设备端收到的信息传送到用户浏览器页面，供用户查看、使用。

如图1所示，由车间级局域网络延伸100M总线接入一个16端口集线器，将车间现场触摸屏电脑作为现场服务器(Web服务器和数据处理服务器)。再由16端口集线器将485串行口服务器、视频服务器、吸塑机和发泡机等设备的上位机(PC机)、无线Hub连接起来，构成一种星型的网络拓扑结构。

现场触摸屏工控机服务器、485串行口联网服务器、视频服务器、PLC上位计算机、无线Hub均可独立设置IP地址，因此均可直接接入Internet网络。

其中的485串行口设备联网服务器可以是2端口、4端口、8端口等型号，本实施例中选用的是4端口的服务器，即每个485串行服务器有4个串行端口，每个端口又分别连接一个数据采集模块，一共可连接4路数据采集器，每个数据采集模块可对现场设备进行模拟量和数字量采集。数据采集器所采集数据的对象是不可直接上网的设备。

PLC上位计算机的一端通过网卡与集线器连接，另一端通过COM口与可编过程控制器PLC连接，再通过PLC连接现场设备。因此，此类设备属可直接上网设备。

由于所使用的视频服务器是串行通信接口为9芯插头的RS-232串口，为了提高通信距离和通信质量，本系统采用RS-485串行通信协议标准，所以必须进行RS-232/RS-485接口转换。视频服务器收到中央服务器的指令信息后，通过RS-232串行接口，再经RS-232/RS-485接口转换成为RS-485之后，把指令信息发送给摄像头视频控制器，进而控制远程摄像机。

集线器的一个端口连上无线HUB后(无线HUB配合无线网卡使用，与普通集线器有所区别；网线接入无线HUB，网卡插入手提电脑，无线网卡与无线HUB之间的数据是通过无线传输的)，现场PLC编程器(手提电脑)就可通过无线网卡上网，进入该系统进行监控操作，方便远程专业人员设备诊断。

图2与图1类似，只不过考虑到现场布局及传输距离等原因，把距离较远的PLC上位计算机和视频服务器接在与本系统中集线器同一级别或上一级别IP地址的网络里。使整个系统的灵活程度大大增加。

如图3所示为数据采集器的接线电路图，其中，5V电源由外部输入，主要是给数据采集模块的单片机提供工作电压。DB-9和RJ-45接口是也考虑到系统的兼容性和通用性，可随便选择一种接口使用，该接口用于与RS-485串口设备联网服务器通信。其它的接口均为数字、模拟量采集输入口。可对产量、温度、压力、模台高度、料比、各机器开/关运转状态等所需信息进行采集。图3中的‘S7 400 PLC’和‘S7 300 PLC’是西门子公司S7系列不同型号PLC。

如图4所示为视频控制器(视频控制模块)的接线电路图，与图3有部分相似之处。5V电源输入也是供给单片机使用，并由两个变压器为摄像机提供+9V、-9V、24V、0V工作电压。24V电压分别与红、紫、橙、黄颜色线连接可实现上、下、左、右运转；+9V、-9V分别与蓝、灰或者黑、白颜色线连接可实现焦距调节或者光圈调节。把电压反过来，接成-9V、+9V时，焦距、光圈的调节与上述接法相反。

Claims

1、一种基于制造现场的智能化远程网络监控系统，其特征在于，包括集线器，与所述集线器连接的触摸屏工控机、485串行口设备联网服务器、视频服务器，及PLC上位计算机；每一个所述485串行口设备联网服务器上连接有至少一个数据采集器；所述PLC上位计算机的COM端口连接有可编程控制器PLC；所述视频服务器的输入端视频控制器连接有摄像头。

2、根据权利要求1所述的网络监控系统，其特征在于，每一个所述RS-485串口设备联网服务器可连接四个基于RS-485通信协议的数据采集器，将所述数据采集器所采集的数据信息转换成TCP/IP协议，经车间局域网传输到Internet网络上。

3、根据权利要求2所述的网络监控系统，其特征在于，所述数据采集器由单片机及光电耦合器、RS-485收发器、发光二极管、限流电阻、变压器及端子类外围电子组件组成；所述单片机的I/O口、A/D转换口实现模拟、数字量数据信息的采集；所述RS-485收发器实现与RS-485串口设备联网服务器的通信；

4、根据权利要求2所述的网络监控系统，其特征在于，所述视频服务器有四个视频信号输入口，用于连接现场的模拟监控摄像机；还有一个可与所述集线器连接相连的网线接口(RJ-45)，以及两个9芯DB-9插头型的RS-232串口。

5、根据权利要求2所述的网络监控系统，其特征在于，所述可编程控制器PLC为西门子PLC，所述PLC上位计算机为与西门子PLC连接并装有西门子PLC软件WINCC的工业控制计算机，可通过WINCC软件提取设备运行参数信息。