CN207799499U - 基于自定义web页面的养殖场环境远程监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于自定义web页面的养殖场环境远程监控系统，基于S7‑1500自定义Web页面远程监控的养猪场环境控制系统。利用S7‑1500PLC内集成自定义web页面的功能，饲养员和管理者可以利用web页面通过Internet网络随时随地远程监控养猪场内控制系统的运行状态，操作方便，监测数据安全可靠；采用S7‑1500PLC作为主站控制器，采用S7‑1200PLC作为从站控制器，符合目前养猪场生活区和生产区的分布情况，能够实现一对多管理，不仅大大降低了工作人员的劳动强度，提高劳动效率，同时还能够让工程师少花时间在赶往现场的路上，随时随地通过网络查看控制系统的环境参数情况。

Description

基于自定义web页面的养殖场环境远程监控系统

技术领域

本实用新型涉及技术领域，具体地，涉及一种基于自定义web页面的养殖场环境远程监控系统。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，自动化技术广泛应用于各个行业。特别是在工业领域上，自动化的应用得到淋漓尽致的发挥，但是在农业和畜牧业却是一个缺口，农业和畜牧业的智能化成为一种发展趋势。随着《中国制造2025》和工业4.0的提出，未来十年，我国制造业整体信息化水平将大幅提升，制造业数字化、网络化、智能化将得到一个巨大的跨越。然而手持移动设备也基本普及，在工业领域应用越来越广泛，极大地推动了工业自动化向网络化、智能化、便捷化的方向发展。现代自动化技术集成了越来越多的互联网技术，使“生产上位机”脱离局域网，甚至可以随身携带，让用户无论何时，无论何地都可以了解到此时的生产状况。

自定义web页面是西门子S7-1500和1200都具有集成服务器，是一个让用户自由开发的功能，可以在布局中使用HTML和CSS来调整页面，还可以使用JavaScript 提供动态内容或使用任何框架制作Web页面，Web服务器处理的所有文件也被称为“Web应用程序”。

现有技术一种智能监控环境的养猪系统及其监控方法(申请号 201510542312.X)包括微控制器，微控制器连接监控猪舍环境的各种传感器和继电器。微控制器存储氨气、硫化氢和二氧化碳含量设定值，温度设定值等，按设定参数启动相关继电器进行清洗、抽风、加热、加湿和供食供水等操作。

现有技术的缺点一是，采用的上位机系统，只能实现系统局域网的数据传输和通信，无法实现随时随地远程监控养猪场的情况。

现有技术的缺点二是，由于养猪场范围都非常大，采集的数据比较多，环境比较恶劣，从实际现场的控制经验来看，采用的微控制器容易出故障，控制方式不灵活，无法实现养猪场自动化控制现场的操作要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种基于自定义web页面的养殖场环境远程监控系统，以通过自定义web页面读写S7-1500和1200的变量，可以形成一套完整的养猪场远程环境监控系统，可以极大程度解决现在以及过去养猪上的困难、增加信息化管理，整体提高自动化养猪场管理水平。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于自定义web页面的养殖场环境远程监控系统，主要包括：远程访问端和本地系统局域网，远程web访问端利用web页面通过Internet云端网络与本地系统局域网进行远程访问，所述本地系统局域网包括中控室系统和设置在猪舍内的N个独立的控制单元；

所述中控室系统包括集成自定义web页面功能的主站S7-1500PLC，将N个独立的控制单元的运行参数汇总后与中控室系统的上位机进行数据交换；

每个独立的控制单元均包括集成自定义web页面功能的从站S7-1200PLC，接收来自中控室系统上位机的设置参数，并根据参数控制和调节猪舍内的各项坏境指标。

进一步地，所述中控室系统还包括多个上位机、交换机和路由器，所述上位机对N个独立的控制单元的运行数据进行监控，并对所有独立单元的运行参数进行调整；

主站S7-1500PLC收集N个独立的单元的运行信息进行管理，然后通过交换机与上位机进行数据交换，通过交换机和路由器与远程Web访问端进行数据交换。

进一步地，每个独立的控制单元还包括多种类型传感器、HMI人机界面和被控对象；

所述多种类型传感器位于各个猪舍内，实现对猪舍内的温度、湿度和氨气浓度数据的采集和监测；

所述从站S7-1200PLC接收来自主站S7-1500PLC的控制参数，采集所述的多种类型传感器的信号，运行程序，调节猪舍内的各项环境指标；

所述的从站S7-1200PLC和主站S7-1500PLC之间通过S7连接；

所述HMI人机界面通过RS485与从站S7-1200PLC进行通信；

所述被控对象包括地沟风机、滑窗、暖灯和喷淋设施，控制猪舍内的氨气浓度、温度和湿度；

所述N个独立的控制单元通过多模光纤连接到交换机，实现与中控室系统的通信。

进一步地，所述HMI人机界面具体为DOP B-HMI；所述上位机的个数为2 个；所述地沟风机包括四个36寸地沟风机和四个54寸地沟风机；所述中控室系统位于生活区内，N个独立的控制单元位于生产区内，所述生活区和生产区还包括消毒区。

进一步地，所述远程web访问端包括手机设备、PC机和PAD。

本实用新型各实施例的基于自定义web页面的养殖场环境远程监控系统，基于S7-1500自定义Web页面远程监控的养猪场环境控制系统。利用S7-1500PLC 内集成自定义web页面的功能，饲养员和管理者可以利用web页面通过Internet 网络随时随地远程监控养猪场内控制系统的运行状态，操作方便，监测数据安全可靠；采用S7-1500PLC作为主站控制器，采用S7-1200PLC作为从站控制器，符合目前养猪场生活区和生产区的分布情况，能够实现一对多管理，不仅大大降低了工作人员的劳动强度，提高劳动效率，同时还能够让工程师少花时间在赶往现场的路上，随时随地通过网络查看控制系统的环境参数情况。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为系统结构图；

图2为系统整体分布设计图；

图3为OB1的自动和手动选择程序图；

图4为S7-1200程序设计图；

图5为S7通信指令的调用程序图；

图6为S7-1500映射到外网访问地址的操作过程；

图7为运行监控页面图；

图8为参数设置页面图；

图9为设备操作页面图；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

具体地，基于自定义Web页面的养猪场环境远程监控系统由远程web访问端和本地系统局域网构成，如图1所示。

所述的远程web访问端包括手机设备、PC机和PAD等移动设备。远程控制端可以是手机、平板或电脑等移动设备，携带方便，不局限于时间和场合，可以实现对多个独立单元的监控。

所述的远程web访问，首先用以太网线连接PLC-CPU的PROFINET接口到本地电脑，或用网线把电脑和PLC都连接在同一个局域网内，而且IP地址都设在同一网段。然后打开WEB 浏览器，在web浏览器地址栏中输入PLC的IP地址，进到CPU的初始页面，在起始页面上可以浏览更多信息。当把PLC的IP地址映射Internet网时，就可以远程访问这台CPU，同时都可以浏览到Web上支持的所有信息。

所述的本地系统局域网和远程web访问端之间通过Internet云端网络连接所述本地系统局域网中的TP-link路由器进行通信。

所述的本地系统局域网包括中控室系统和独立单元1，独立单元2，……，独立单元N。

所述的中控室系统由主站S7-1500PLC、上位机1、上位机2、交换机和路由器构成。

所述的中控室的主要任务是把N个独立单元的运行参数汇总后与上位机1和上位机2进行数据交换。

所述的上位机1和上位机2能够监控N个独立单元的运行数据，并可以对所有独立单元作运行参数的调整。

所述的主站S7-1500PLC只负责收集N个独立单元的运行信息进行管理，然后统一与上位机1和上位机2以及远程Web服务器访问端作数据交换，不参与猪舍环境的控制。

所述的路由器是指具有端口映射功能的TP-link路由器。

所述的N个独立单元主要由从站S7-1200PLC、各类传感器、DOP B-HMI和被控对象组成。

所述的N个独立单元的任务是接收来自所述中控室内上位机1和上位机2的设置参数后能按照要求来控制和调节猪舍内的各项坏境指标。

所述的从站S7-1200PLC是猪舍环境控制的核心，它接收来自主站S7-1500PLC的控制参数，采集所述的各类传感器的信号，运行程序，调节猪舍内的各项环境指标。所述的从站S7-1200PLC和主站S7-1500PLC之间通过S7连接。

所述的DOP B-HMI是人机界面。所述的各类传感器位于生产区内各个猪舍内，实现对猪舍内的温度、湿度和氨气含量等数据的采集和监测。所述的DOP B-HMI和从站S7-1200PLC 通过RS485通信。

所述的从站S7-1200PLC内存储有运行所需要的所有参数，即使与中控室断开连接也能独立正常运行，每个独立单元内的S7-1200PLC都是独立的。所述的N个独立单元之间的运行互无干扰。当某个独立单元出现故障，可以单独断电维修，每个独立单元的参数可以自由设置，可以根据猪日龄来设置不同参数。

所述的被控对象包括四个36寸和54寸地沟风机、滑窗、暖灯和喷淋设施，用来控制猪舍内的氨气浓度、温度和湿度。

所述的中控室系统和N个独立单元之间通过多模光纤进行通信。

如图2，所述的中控室系统位于生活区内。所述的N个独立单元位于生产区内，控制对象是生产区内的N个猪舍。所述的生活区和生产区之间一般会有消毒区。

(1)从站S7-1200PLC程序设计

所述的从站S7-1200PLC在独立单元中起到核心作用，其控制主要分为自动控制和手动控制，如图3所示。其中，OB块是CPU内部指定某些具有特定功能的组织块， FB和FC块是可以自由编写应用程序的功能块，但是FB有自己的背景数据块，FC则没有背景数据块。DB块是数据块，可以存放各种数据，还可以做变量用。

所述的从站S7-1200PLC程序中，主函数用main_OB1表示，然后进行模式选择，分别为手动程序和自动程序。如果选择手动程序控制，可直接通过物理旋钮来操作设备的开启和关闭。如果选择自动程序控制，则控制参数由上位机或者远程web访问端给定，系统自动控制设备的开启和关闭，包括温度自动控制(Temperature_FB)，湿度自动控制(Humidity_FB)和氨气自动控制 (Ammonia_FB)，如图4所示。

(2)主站S7-1500PLC和从站S7-1200PLC的通信设计

所述的主站S7-1500和从站S7-1200PLC通过S7通信协议实现数据交换。S7连接是西门子产品的内部连接，是为了执行通信服务而对两个通信伙伴进行逻辑分配，数据的读取和发送均需要建立相关程序指令，由一方主动发起连接，连接组态期间，需要为S7连接分配一个本地连接名称作为唯一的本地标识，如图5所示。

S7连接组态步骤如下：

①子网连接：点击设备组态在网络视图中把要连接的CPU连在同一子网中，建立新的连接。

②建立S7连接：在主站CPU上进入到S7连接的创建画面，在改换添加S7连接。

③建立S7通信指令：建立通信程序块，在指令库中找到通信下的GET和PUT指令，拖动他们放在程序段上，开始组态连接到PLC。在指令中，REQ输入脉冲信号，当为高电平时执行指令，ID是PLC的地址标识，ADDR_1是指向伙伴PLC的数据存储DB块，RD_1是指向伙伴PLC数据交换的本地数据DB块。

(3)Web服务器和主站S7-1500PLC的互联网通信。

所述的web服务器页面有运行监控、参数设置和设备操作三个单独的web页面，分别由三个HTML文件来实现。所述的web服务器页面能够实现对猪舍环境指标和设备运行状态进行监视，并能设置参数和设备进行开关操作。

所述的web服务器和主站S7-1500PLC的互联网通信是用“花生壳”动态域名解析的方法来实现远程端的设备访问处于内网的S7-1500。

所述的“花生壳”是一款动态域名解析软件，其原理是通过路由器端口转发的功能实现外的访问请求，外网可以通过花生壳域名随时随地的访问到内网搭建的服务。

具体步骤如下：

①在花生壳网站上注册一个账号，在网站申请一个动态域名，绑定内网中S7-1500的 IP地址，把内网IP设置为内网穿透后，得到一个属于这个内网主机的固定域名地址，如图 6所示。

②在路由器的DDNS(动态域名解析)应用上登陆花生壳账户，路由器自动把端口分配给该账户内的固定域名。外网要访问内网中的S7-1500时，输入“http： //170d08o210.iok.la”进行访问。S71500被外网访问时，是把数据先转发到该动态域名网站，然后才发给访问端。

(4)人机界面和从站S7-1200PLC的通信

所述的人机界面和从站S7-1200PLC的通信是通过S7-1200做主站建立Modbus(RTU) RS485建立起来的。

具体步骤为：

①初始化RS485串口模块。在通信指令区中的MODBUS(RTU)下拖动“MB_COMM_LOAD”指令到程序段。

②建立主站通信程序。在通信指令区拖动“MB_MASTER”指令到程序段。

③在触摸屏上以标准的MODBUS对应的内部地址或者标准的MODBUS地址进行数据接收或发送。

最后，通过系统设计可以得到运行监控页面、参数设置页面和设备操作页面的显示结果，以及触摸屏的显示结果。

采用S7-1500PLC内集成自定义web页面的功能，饲养员和管理者可以利用web页面通过Internet网随时随地远程监控养猪场内控制系统的运行状态，操作方便，数据安全可靠。

S7-1500PLC作为主站控制器，采用S7-1200PLC作为从站控制器，符合目前养猪场生活区和生产区的分布情况，能够实现一对多管理，不仅能够大大降低工作人员的劳动强度，提高劳动效率，同时还能够让工程师少花时间在赶往现场的路上，随时随地查看控制系统的环境参数。

远程控制端可以是手机、平板或电脑等移动设备，携带方便，不局限于时间和场合，可以实现对多个独立单元的监控。

系统整体结构中的各项没有标出型号，可以由其他任何具有同等功能的器件来取代。

HMI人机界面可以由其他具有相应功能的触摸屏取代。

远程web访问过程和方法可以由其他类似方法取代。

从站S7-1200PLC程序设计方法，主站S7-1500PLC和从站S7-1200PLC的通信设计方法，及S7通信指令设计方法，Web服务器和主站S7-1500PLC的互联网通信方法，人机界面和从站S7-1200PLC的通信都可以由其他相似或变换后的程序来完成。

技术关键点包括系统中从站S7-1200PLC程序设计、主站S7-1500PLC和从站S7-1200PLC 的通信设计、Web服务器和主站S7-1500PLC的互联网通信、人机界面和从站S7-1200PLC的通信等方法。

至少可以达到以下有益效果：采用S7-1500PLC作为主站控制器，采用 S7-1200PLC作为从站控制器，符合目前养猪场生活区和生产区的分布情况，能够实现一对多管理，不仅能够大大降低工作人员的劳动强度，提高劳动效率，同时还能够让工程师少花时间在赶往现场的路上，随时随地查看控制系统的环境参数。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.基于自定义web页面的养殖场环境远程监控系统，包括远程访问端和本地系统局域网，远程web访问端利用web页面通过Internet云端网络与本地系统局域网进行远程访问，其特征在于，所述本地系统局域网包括中控室系统和设置在猪舍内的N个独立的控制单元；

所述中控室系统包括集成自定义web页面功能的主站S7-1500PLC，将N个独立的控制单元的运行参数汇总后与中控室系统的上位机进行数据交换；

每个独立的控制单元均包括集成自定义web页面功能的从站S7-1200PLC，接收来自中控室系统上位机的设置参数，并根据参数控制和调节猪舍内的各项坏境指标。

2.根据权利要求1所述的基于自定义web页面的养殖场环境远程监控系统，其特征在于，所述中控室系统还包括多个上位机、交换机和路由器，所述上位机对N个独立的控制单元的运行数据进行监控，并对所有独立单元的运行参数进行调整；

主站S7-1500PLC收集N个独立的单元的运行信息进行管理，然后通过交换机与上位机进行数据交换，通过交换机和路由器与远程Web访问端进行数据交换。

3.根据权利要求1所述的基于自定义web页面的养殖场环境远程监控系统，其特征在于，每个独立的控制单元还包括多种类型传感器、HMI人机界面和被控对象；

所述多种类型传感器位于各个猪舍内，实现对猪舍内的温度、湿度和氨气浓度数据的采集和监测；

所述从站S7-1200PLC接收来自主站S7-1500PLC的控制参数，采集所述的多种类型传感器的信号，运行程序，调节猪舍内的各项环境指标；

所述的从站S7-1200PLC和主站S7-1500PLC之间通过S7连接；

所述HMI人机界面通过RS485与从站S7-1200PLC进行通信；

所述被控对象包括地沟风机、滑窗、暖灯和喷淋设施，控制猪舍内的氨气浓度、温度和湿度；

所述N个独立的控制单元通过多模光纤连接到交换机，实现与中控室系统的通信。

4.根据权利要求3所述的基于自定义web页面的养殖场环境远程监控系统，其特征在于，所述HMI人机界面具体为DOP B-HMI；所述上位机的个数为2个；所述地沟风机包括四个36寸地沟风机和四个54寸地沟风机；所述中控室系统位于生活区内，N个独立的控制单元位于生产区内，所述生活区和生产区还包括消毒区。

5.根据权利要求4所述的基于自定义web页面的养殖场环境远程监控系统，其特征在于，所述远程web访问端包括手机设备、PC机和PAD。