CN107024879A - 内嵌网页监控服务器的工业自动控制设备、方法及路由器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内嵌网页监控服务器的工业自动控制设备、方法及路由器。通过以下过程实现：在PLC的ARM处理器中嵌入TCP/IP/UDP/FTP/websocket网路协议,加入网页服务器协议，用Flash芯片作为网页HTML文件和网页图片的存储介子；制作出带有工业控制流程图背景画面网页，并在网页上加入实时变化的过程参数显示、棒图、状态变化；将制作好的网页文本、背景画面、键盘画面，通过FTP协议，传送到Flash芯片中；将ARM处理器连接到带有WIFI的路由器上，通过wifi使用浏览器访问网页服务器，通过TCP/IP协议打开监控操作网页，该网页通过websocket协议与ARM处理器进行通讯。

Description

内嵌网页监控服务器的工业自动控制设备、方法及路由器
技术领域
本发明涉及自动控技术领域，尤其涉及内嵌网页监控服务器的工业自动控制设备、方法及路由器。
背景技术
如图1所示，现有的PLC、DCS、IPC***，都是通过PC个人电脑或工业触摸屏中的监控软件来进行监视和操作的，即：都是要由专门的监控软件驻留在操作***内部，由该软件负责HMI人机接口对PLC、DCS、IPC进行数据采集、显示和操作(双向通信)，也就是说，与PLC连接的HMI设备是要安装专用软件才能正常运行。
现今没有直接通过手机或平板使用浏览器监控的产品。目前已有的方案都是使用网线连接到个人电脑或者触摸屏上的，体积和重量大，不适合移动携带，同时内部通讯不具有防止通讯断线、续传功能，这对于移动监控设备是非常有害的，而且从价格上说，现有设备过于昂贵，比如说：一个SIEMENS的10寸工业触摸屏，大约8、9千元，色彩和像素都不是很理想，如果使用目前最贵的苹果12寸平板电脑才5千多元，而且苹果平板的反应速度、色彩和像素以及触摸操控感都远远强于SIEMENS的触摸屏。当然，如果使用国内品牌的平板电脑，价格约1500左右，随着市场进一步发展，价格还有下降空间，如果使用个人便携式智能手机，触摸屏和电脑都可以省略掉，而且所有现场人员都可以同时、随时监控设备。
随着智能手机和平板设备的普及，以及wifi的移动通信的广泛应用，对于现场操作人员使用移动设备(手机、ipad、平板)进行随身携带，即刻监视操控，已经成为可能而且对于现场操作更具有灵活便捷性，他一定会深受广大工控人员的欢迎，尤其对于吊车、活动生产线等非固定设备的控制具有非常重要的意义！
目前还没有很好的方案，也就是用手机APP这唯一办法，随着手机***的不同还要开发不同的APP，而我们的方案可以适用于所有品牌的手机、平板、个人电脑。
但是，如果要求每个车间需要配备多个触摸屏同时监控一台设备，基于现有方案是根本无法实现，本发明就可解决这一问题。
发明内容
本发明的目的是，提供一种现场操作人员使用移动设备(手机、ipad、平板)进行随身携带，即刻监视操控PLC、DCS、IPC***，且可多移动端同时监控一台设备的方法及设备。
为了达到上述目的，本发明提供了一种内嵌网页监控服务器的工业自动控制方法，包括以下步骤：
A1.在PLC的ARM处理器中嵌入TCP/IP/UDP/FTP/websocket网路协议,加入网页服务器协议，用Flash芯片作为网页HTML文件和网页图片的存储介子；
B1.使用C#编写的动态流程图监控网页制作软件，制作出带有工业控制流程图背景画面网页，并在网页上加入实时变化的过程参数显示、棒图、状态变化；
C1.将制作好的网页文本、背景画面、键盘画面，通过FTP协议，传送到与ARM处理器相连的Flash芯片中；
D1.将ARM处理器通过LAN8720A经网口连接到带有WIFI的路由器上；
E1.手机或平板电脑通过wifi使用浏览器访问PLC中ARM处理器内核的网页服务器，通过TCP/IP协议打开监控操作网页，该网页通过websocket协议与PLC中的ARM处理器进行通讯。
优选的，其特征在于，所述websocket通讯包含：
a.PLC中过程数据和状态在手机浏览器页面上显示；
b.手机或平板电脑通过网页对PLC进行的操作命令。
优选的，进一步包括为了防止手机和平板等触摸设备误操作，特别设置了二次确认操作的过程：即每一个命令的发出都要经过两步操作，第一步是选择操作点和输入相关的模拟量数值，第二步通过手指滑动屏幕上的确认区域进行二次，这有这样命令才能发出。
优选的，对网页流程图中的状态颜色变化和棒图的棒值和背景变化采取利用HTML5canvas的特点，只针对给定的两种颜色进行相互替换，来实现复杂不归则图形的颜色变化：首先，用户要在背景流程图上某一区域用颜色color0画出填充图形，当要改变颜色为color1时，只要用颜色color1替换颜色color0，如果想让颜色变回来，用颜色color0替换回颜色color1。
本发明进一步提供了一种通过权利要求1至4任一项所述的内嵌网页监控服务器的工业自动控制方法制成的内嵌网页监控服务器的工业自动控制设备。
本发明进一步提供了一种内嵌网页监控服务器的路由器，其特征在于，通过以下方式实现：
A2.在路由器的ARM处理器中嵌入TCP/IP/UDP/FTP/websocket网路协议,加入网页服务器协议，用Flash芯片作为网页HTML文件和网页图片的存储介子；
B2.使用C#编写的动态流程图监控网页制作软件，制作出带有工业控制流程图背景画面网页，并在网页上加入实时变化的过程参数显示、棒图、状态变化；
C2.将制作好的网页文本、背景画面、键盘画面，通过FTP协议，传送到与ARM处理器相连的Flash芯片中；
D2.将ARM处理器通过以太网芯片连接到路由器的以太网口上；
E2.手机或平板电脑通过wifi使用浏览器访问路由器中ARM处理器内核的网页服务器，通过TCP/IP协议打开监控操作网页，该网页通过websocket协议与路由器中的ARM处理器进行通讯。
优选的，所述websocket通讯包含：
a1.ARM处理器中过程数据和状态在手机浏览器页面上显示；
b.手机或平板电脑通过网页对ARM处理器进行的操作命令。
优选的，进一步包括为了防止手机和平板等触摸设备误操作，特别设置了二次确认操作的过程：即每一个命令的发出都要经过两步操作，第一步是选择操作点和输入相关的模拟量数值，第二步通过手指滑动屏幕上的确认区域进行二次，这有这样命令才能发出。
优选的，对网页流程图中的状态颜色变化和棒图的棒值和背景变化采取利用HTML5canvas的特点，只针对给定的两种颜色进行相互替换，来实现复杂不归则图形的颜色变化：首先，用户要在背景流程图上某一区域用颜色color0画出填充图形，当要改变颜色为color1时，只要用颜色color1替换颜色color0，如果想让颜色变回来，用颜色color0替换回颜色color1。
有益效果：本发明使用手机或平板等移动设备通过wifi或互联网或RJ45利用浏览器进行直接控制监视PLC、DCS、IPC；由于PLC内嵌网页服务器，它不需要中间环节，对现场实时性更快，更稳定，更符合现代以手机和平板移动终端的需求。
附图说明
图1为现有技术HMI与PLC或DCS的连接方式及使用的软件示意图。
图2为本发明内嵌网页监控服务器的PLC或DCS的原理图。
图3为本发明实施例内嵌网页监控服务器的PLC通过带有WIFI的路由器实现手机控制的结构示意图。
图4为本发明实施例内嵌网页监控服务器的路由器实现示意图。
图5为本发明实施例将制作成的工控网页，背景图通过FTP协议传送到Flash中的流程图。
图6为本发明实施例HTML网页请求及websocket通讯流程图。
图7为本发明实施例二次确认操作示意图。
图8为本发明实施例开关状态显示示意图。
图9为本发明实施例不规则棒图显示示意图。
图10为本发明发明平板案例及流程(实景)图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
如图2及图3所示，本发明的内嵌网页监控服务器的工业自动控制方法及设备通过以下过程实现(路由器通过相似过程实现，在此不赘述，如图4)：
A1.在PLC的ARM处理器中嵌入TCP/IP/UDP/FTP/websocket网路协议,加入网页服务器协议，用Flash芯片作为网页HTML文件和网页图片的存储介子；
B1.使用C#编写的动态流程图监控网页制作软件，制作出带有工业控制流程图背景画面网页，并在网页上加入实时变化的过程参数显示、棒图、状态变化；
C1.将制作好的网页文本、背景画面、键盘画面，通过FTP协议，传送到与ARM处理器相连的Flash芯片中；
D1.将ARM处理器通过LAN8720A经网口连接到带有WIFI的路由器上；
如图5，E1.手机或平板电脑通过wifi使用浏览器访问PLC中ARM处理器内核的网页服务器，通过TCP/IP协议打开监控操作网页，该网页通过websocket协议与PLC中的ARM处理器进行通讯。
如图6，所述websocket通讯包含：a.PLC中过程数据和状态在手机浏览器页面上显示；b.手机或平板电脑通过网页对PLC进行的操作命令。
如图7，进一步包括为了防止手机和平板等触摸设备误操作，特别设置了二次确认操作的过程：即每一个命令的发出都要经过两步操作，第一步是选择操作点和输入相关的模拟量数值，第二步通过手指滑动屏幕上的确认区域进行二次，这有这样命令才能发出。
对网页流程图中的状态颜色变化和棒图的棒值和背景变化采取利用HTML5canvas的特点，只针对给定的两种颜色进行相互替换，来实现复杂不归则图形的颜色变化：首先，用户要在背景流程图上某一区域用颜色color0画出填充图形，当要改变颜色为color1时，只要用颜色color1替换颜色color0，如果想让颜色变回来，用颜色color0替换回颜色color1。
具有以下特点：
a.利用浏览器中新增的HTML5和websocket来实现工业流程画面的复杂动态数据及状态显示和数据通信的实时性要求(数据刷新可高达0.1秒，甚至更快)。
b.利用ARM处理器和Flash存储芯片来实现web网页发布和网页、流程画面的存储，使用的技术为WEB服务器协议。
c.用C#编写了工业流程图网页制作软件，包括形成网页背景画面，网页上的动态图形颜色变化，动态数据显示，棒图显示，以及开关操作和数值设定或增减，还有***时间显示，网页切换按键等功能。
d.用ARM处理作为网页服务器的cpu,flash芯片作为网页存储介质。
e.为了防止手机和平板等触摸设备误操作，特别设置了二次确认操作，即每一个命令的发出都要经过两步操作，第一步是选择操作点和输入相关的模拟量数值，第二步通过手指滑动屏幕上的确认区域进行二次，这有这样命令才能发出。
对网页流程图中的状态颜色变化和棒图的棒值和背景变化采取利用HTML5canvas的特点，只针对给定的两种颜色进行相互替换，来实现复杂不归则图形的颜色变化,首先，用户要在背景流程图上某一区域用颜色color0画出填充图形，当要改变颜色为color1时，只要用颜色color1替换颜色color0就可以了，如果想让颜色变回来，只要用颜色color0替换回颜色color1；该种方法在以往的监控软件中是不使用的，这是我们的一大特点。
如图8，例1：对于开和关两种状态的显示：
(开关量：不规则图形，两种状态)
如图9，例2：对于棒图：程序核心基本与上类似
(不规则棒图，几幅连续变化的棒图)
如图10，a.将该方案应用到大连德嘉PLC上，在不更该任何硬件，就可实现手机通过wifi直接监控PLC的功能
b.针对其它厂家的PLC、DCS，我们即将推出将ARM处理器和FLASH芯片集成到带有WIFI的路由器中，从而实现手机通过wifi直接监控其他品牌PLC的功能
技术说明：
html5：
万维网的核心语言、标准通用标记语言下的一个应用超文本标记语言(HTML)的第五次重大修改(这是一项推荐标准、外语原文：W3C Recommendation、见本处参考资料原文内容：[1])。2014年10月29日，万维网联盟宣布，经过接近8年的艰苦努力，该标准规范终于制定完成。
HTML 5Canvas：
Canvas通过JavaScript来绘制2D图形。Canvas是逐像素进行渲染的。开发者可以通过javascript脚本实现任意绘图。在canvas中，一旦图形被绘制完成，它就不会继续得到浏览器的关注。如果其位置发生变化，那么整个场景也需要重新绘制，包括任何或许已被图形覆盖的对象。
WebSocket：
WebSocket协议是基于TCP的一种新的协议。WebSocket最初在HTML5规范中被引用为TCP连接，作为基于TCP的套接字API的占位符。它实现了浏览器与服务器全双工(full-duplex)通信。
该发明也可使用别的微处理器芯片来实现，但通过使用浏览器以及web网页服务器协议HTML5canvas和websocket协议是无法绕过的。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种内嵌网页监控服务器的工业自动控制方法，包括以下步骤：
A1.在PLC的ARM处理器中嵌入TCP/IP/UDP/FTP/websocket网路协议,加入网页服务器协议，用Flash芯片作为网页HTML文件和网页图片的存储介子；
B1.使用C#编写的动态流程图监控网页制作软件，制作出带有工业控制流程图背景画面网页，并在网页上加入实时变化的过程参数显示、棒图、状态变化；
C1.将制作好的网页文本、背景画面、键盘画面，通过FTP协议，传送到与ARM处理器相连的Flash芯片中；
D1.将ARM处理器通过LAN8720A经网口连接到带有WIFI的路由器上；
E1.手机或平板电脑通过wifi使用浏览器访问PLC中ARM处理器内核的网页服务器，通过TCP/IP协议打开监控操作网页，该网页通过websocket协议与PLC中的ARM处理器进行通讯。
2.根据权利要求1所述的内嵌网页监控服务器的工业自动控制方法，其特征在于，所述websocket通讯包含：
a.PLC中过程数据和状态在手机浏览器页面上显示；
b.手机或平板电脑通过网页对PLC进行的操作命令。
3.根据权利要求1所述的内嵌网页监控服务器的工业自动控制方法，其特征在于，进一步包括为了防止手机和平板等触摸设备误操作，特别设置了二次确认操作的过程：即每一个命令的发出都要经过两步操作，第一步是选择操作点和输入相关的模拟量数值，第二步通过手指滑动屏幕上的确认区域进行二次，这有这样命令才能发出。
4.根据权利要求1所述的内嵌网页监控服务器的工业自动控制方法，其特征在于，对网页流程图中的状态颜色变化和棒图的棒值和背景变化采取利用HTML5canvas的特点，只针对给定的两种颜色进行相互替换，来实现复杂不归则图形的颜色变化：首先，用户要在背景流程图上某一区域用颜色color0画出填充图形，当要改变颜色为color1时，只要用颜色color1替换颜色color0，如果想让颜色变回来，用颜色color0替换回颜色color1。
5.一种通过权利要求1至4任一项所述的内嵌网页监控服务器的工业自动控制方法制成的内嵌网页监控服务器的工业自动控制设备。
6.一种内嵌网页监控服务器的路由器，其特征在于，通过以下方式实现：
A2.在路由器的ARM处理器中嵌入TCP/IP/UDP/FTP/websocket网路协议,加入网页服务器协议，用Flash芯片作为网页HTML文件和网页图片的存储介子；
B2.使用C#编写的动态流程图监控网页制作软件，制作出带有工业控制流程图背景画面网页，并在网页上加入实时变化的过程参数显示、棒图、状态变化；
C2.将制作好的网页文本、背景画面、键盘画面，通过FTP协议，传送到与ARM处理器相连的Flash芯片中；
D2.将ARM处理器通过以太网芯片连接到路由器的以太网口上；
E2.手机或平板电脑通过wifi使用浏览器访问路由器中ARM处理器内核的网页服务器，通过TCP/IP协议打开监控操作网页，该网页通过websocket协议与路由器中的ARM处理器进行通讯。
7.根据权利要求6所述的内嵌网页监控服务器的路由器，其特征在于，所述websocket通讯包含：
a.ARM处理器中过程数据和状态在手机浏览器页面上显示；
b.手机或平板电脑通过网页对ARM处理器进行的操作命令。
8.根据权利要求6所述的内嵌网页监控服务器的路由器，其特征在于，进一步包括为了防止手机和平板等触摸设备误操作，特别设置了二次确认操作的过程：即每一个命令的发出都要经过两步操作，第一步是选择操作点和输入相关的模拟量数值，第二步通过手指滑动屏幕上的确认区域进行二次，这有这样命令才能发出。
9.根据权利要求6所述的内嵌网页监控服务器的路由器，其特征在于，对网页流程图中的状态颜色变化和棒图的棒值和背景变化采取利用HTML5canvas的特点，只针对给定的两种颜色进行相互替换，来实现复杂不归则图形的颜色变化：首先，用户要在背景流程图上某一区域用颜色color0画出填充图形，当要改变颜色为color1时，只要用颜色color1替换颜色color0，如果想让颜色变回来，用颜色color0替换回颜色color1。
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