1 概述
1.1 項目背景
在工業(yè)生產(chǎn)中,生產(chǎn)過程的監(jiān)控是十分重要的環(huán)節(jié):現(xiàn)場工程師需要對控制系統(tǒng)進行監(jiān)控,實時監(jiān)控工業(yè)流程各重要參數(shù),瀏覽歷史記錄及各參數(shù)趨勢,及時對報警信息進行處理;控制工程師需要對生產(chǎn)過程進行優(yōu)化,監(jiān)控控制系統(tǒng)各個重要參數(shù),評估控制系統(tǒng)性能,記錄歷史信息作為控制算法優(yōu)化的依據(jù);產(chǎn)品經(jīng)理需要制定生產(chǎn)策略,實時方便的獲得產(chǎn)品生產(chǎn)的進度、狀態(tài)等。如何適應多樣化監(jiān)控應用場景,通過智能手機移動端來監(jiān)控的方案應運而生。
1.2 方案簡介
智能手機具有攜帶方便、人性化、易擴展、操作系統(tǒng)開放等優(yōu)點,可以基于Android平臺開發(fā)控制系統(tǒng)監(jiān)控軟件,實現(xiàn)參數(shù)的采集、數(shù)據(jù)庫開發(fā)以及手機UI人機界面開發(fā)。本方案針對現(xiàn)有Siemens PLC+ WinCC的自動化系統(tǒng),在此基礎上擴展移動端監(jiān)控功能,整個系統(tǒng)硬件由Siemens PLC、Wincc(帶SQL Server數(shù)據(jù)庫)終端、數(shù)據(jù)上傳終端(數(shù)據(jù)處理服務器)、Web服務器(云端Web服務器或通過路由器設置端口轉發(fā)規(guī)則進行映射的內(nèi)網(wǎng)Web服務器)、以及移動端Android手機組成。
1.3 系統(tǒng)框架:
圖1 云服務器方案拓撲圖
或采用通過花生殼動態(tài)域名解析+路由器設置端口轉發(fā)規(guī)則進行映射的內(nèi)網(wǎng)Web服務器,數(shù)據(jù)處理軟件和WebService集中在一臺終端上部署:
圖2簡化(內(nèi)網(wǎng)Web服務器)方案拓撲圖
2 軟件設計
2.1 需求分析
a. 用戶對象:擁有Android移動終端的監(jiān)控工業(yè)生產(chǎn)流程的現(xiàn)場工程師、控制工程師、產(chǎn)品經(jīng)理等管理人員;
b. 用戶期望:
1. 對控制系統(tǒng)進行監(jiān)控:實時監(jiān)控工業(yè)流程各重要參數(shù),瀏覽歷史記錄及各參數(shù)趨勢,及時對報警信息進行處理;
2. 對生產(chǎn)過程進行優(yōu)化:監(jiān)控控制系統(tǒng)各個重要參數(shù),評估控制系統(tǒng)性能,記錄歷史信息作為控制算法優(yōu)化的依據(jù);
3. 實時方便的獲得產(chǎn)品生產(chǎn)的進度、狀態(tài),制定生產(chǎn)策略。
2.2 軟件功能
a. 選擇各監(jiān)控節(jié)點,監(jiān)控界面的切換;
b. 以曲線圖或柱形圖的形式實時監(jiān)控各節(jié)點的流程信息,查看設備信息;
c. 查看歷史及統(tǒng)計信息,統(tǒng)計信息可以以餅狀圖、柱狀圖、趨勢圖的形式查看,并進行多數(shù)據(jù)對比分析。
2.3 總體設計概述
a. 基于Android移動終端的控制系統(tǒng)監(jiān)控軟件是典型的B/S結構的應用;多個Android移動客戶端可同時通過Internet向Web服務器發(fā)起請求并獲取實時的數(shù)據(jù)。Android移動客戶端開發(fā)APP系統(tǒng),按客戶需求組織定義各功能界面,提供友好的交互UI界面。
b. Web服務器構建WebService,接收和響應外部系統(tǒng)(Android移動客戶端和數(shù)據(jù)處理服務器)的數(shù)據(jù)請求。
c. 數(shù)據(jù)處理服務器上部署數(shù)據(jù)采集程序,常駐進程,完成主要的邏輯處理,通過調用數(shù)據(jù)庫接口和網(wǎng)絡通信接口,實時與Wincc端(SQL Server)通訊,將Wincc有效數(shù)據(jù)采集并上傳給Web服務器。
2.5 Android APP功能簡述
a. 功能模塊圖:
b. UI示例:
2.6 系統(tǒng)特點
a. 整個系統(tǒng)通過Web服務器和數(shù)據(jù)處理服務器,將Intern et和Wincc和PLC隔離,保證原有Siemens PLC+ WinCC自動化系統(tǒng)的安全。
b. 對比 Siemens PLC+ DTU + 移動網(wǎng)絡方案,此系統(tǒng) 方案穩(wěn)定可靠,可擴展性強。