基于RIA和软PLC的现场总线监控系统的设计

　　随着技术的发展,原先互不相干的互联网和现场总线,得以相互延伸与整合,大大丰富了工业控制的手段。在原先由软PLC与现场总线技术构建的Web监控系统中,再集成应用RIA技术,使得这种基于RIA架构的Web远程监控,既实现了现场总线网络内网与Intemet外网之间的信息交换,又利用RIA和多层结构提高了系统的性能,改善了用户体验,形成了一种有效的工业控制与管理信息化的集成解决方案。

　　现场总线控制技术融合了最新的网络技术,促进了从标准以太网延伸到工业控制领域的进程,这种进程使得通过Web对远程或恶劣工业环境中的实时监控成为可能"与此同时,RIA(riehInternetapplieation,富因特网应用)技术的发展改善了传统的Web应用的体验"为此,在Web远程监控中运用RIA架构,利用RIA的异步传输和局部刷新技术,可以改善数据快速交互,满足实时性的要求,也提供了一种更直观、更好的用户体验。

　　1 系统结构

　　基于RIA架构和软PLC技术的Web现场总线控制系统主要由3个模块组成,分别是现场I/O监控中心和Web应用"其结构如图1所示"。

　　系统模块的逻辑功用是:现场I/O采集控制现场设备的运行状况数据,然后经现场总线交送给监控中心,同时也可以接受监控中心发回的逻辑控制指令;监控中心由软PLC构成,主要发送指令至现场I/O,完成预设的逻辑控制动作,同时也接受由Web应用发来的干预指令"而Web应用则形成了远程的监控界面"其中涉及的主要技术包括用于控制逻辑的软PLC用于数据采集的远程I/O端子,以及带来更好的用户体验的基于RIA的Web应用"。

　　2 系统硬件技术特点

　　2.1 软PLC

　　软PLC即软件形式的逻辑控制器,以软件形式封装实现硬件PLC的全部功能"相比于传统的硬件PLC,软PLC是基于PC机的,这使得它既能完成传统PLC的逻辑控制功能,同时更易于融入现场总线网络的体系结构,便于采用一系列开放的国际工业标准,实现真正意义上的工业自动化与信息化的无缝集成"目前,软PLC的执行标准是IEC61131一"该标准的定义涵盖了PLc整个生命周期的各个部分,如设备调试!安装维护!编程语言!设备通信等"该标准定义的PLC编程语言,包括了目前使用最广泛的5种:梯形图(ladderdia脚m)!结构文本(strueturelist)!J顷序功能图(sequentialfunetionehart)!功能块图(funetionbloekdi聊m)和指令表(instruetionlist)软PLC工作原理图如图2所示"。

　　基于RIA和软PLC的现场总线监控系统采用了Bekhoff公司的软PLC产品TwinCAT,TwinCAT软件系统支持IEc61巧8公布的全部现场总线标准,其编程环境完全支持IEC61131一3,还可以根据不同需求和用户喜好实现上述5种PLC编程语言的混合编程"使用时只需在PC机上插加对应不同现场总线协议的通信卡,就可以对连接在现场总线上的现场设备进行逻辑控制"为了实现控制现场物理FO节点与软PLc中的FO控制变量的数据组态映射,TwinCAT提供了系统管理器(systemmanager),如图3所示"。

图3 TwinCAT的系统管理器

　　2.2 OPC数据交换

　　本系统中,软PLC与Web应用之间的数据交换是用oPe(o比fo:proeesseontrol)实现的,作为一种得到微软公司支持的用于信息交换技术的标准接口,OPC的主要技术包括:

　　1.COM/nCOM(eomponentobjeetmodeFdistributedc0M,组件对象模型/分布式组件对象模型标准)"。他是微软公司开发的通信组件，支持不同网络的不同对象之间的相互通信。

　　2.OLE(objeetlinkingandembedding,对象链接和嵌人技术)。定义和实现了一种允许应用程序作为软件“对象”(数据集合和操作数据的函数)彼此进行“连接”的机制,也是由微软公司制定的在应用程序之间传输和共享信息的一组综合标准。

　　3.ActiveX。是一些以D几(动态链接库)为主要表现形式的组件或文档,使用时以引用方式插人应用程序。ActiveX组件的应用技术基础是组件对象模型(COM)。

　　4.TwinCAT软件。在数据交换时提供了一个基于AetiveX技术的AdsOex。Oex控件,借助于该控件,TwinCAT可方便快捷地实现与VB、C#或Delphi之间的数据交换。软PLC中对应实际FO的变量常采用变量数组进行定义,下面的代码通过Adsocx声明了变量数组ErmrRetl[20]。

　　2.3 远程I/O端子

远程FO端子是分布于现场总线末端用来连接控制现场各种传感器、操作终端和控制器的端子,用于收集现场监控信号。其物理链路是:现场设备的各种I/0信号-总线端子-现场总线耦合器-计算机中的现场总线通信卡-PC机-软PLC。对于不同的控制和监控对象(如开关信号、模拟信号、转速信号等),可以通过更换不同类型的I/O端子来实现。如需采用不同的总线协议,如profibus、InterbuS、CAN、ControlNET等,只需更换该物理链路中的总线通信卡和现场总线藕合器,同时对总线拓扑作