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(yīng)多樣化監(jiān)控應(yīng)用場景，通過智能手機移動端來監(jiān)控的方案應(yīng)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(chǔ)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(wù)器）、Web服務(wù)器（云端Web服務(wù)器或通過路由器設(shè)置端口轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則進行映射的內(nèi)網(wǎng)Web服務(wù)器）、以及移動端Android手機組成。

1.3 系統(tǒng)框架：

圖1 云服務(wù)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(shè)置端口轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則進行映射的內(nèi)網(wǎng)Web服務(wù)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(wù)器）方案拓撲圖

2 軟件設(shè)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(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)的應(yīng)用；多個Android移動客戶端可同時通過Internet向Web服務(wù)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(wù)器構(gòu)建WebService，接收和響應(yīng)外部系統(tǒng)（Android移動客戶端和數(shù)據(jù)處理服務(wù)器）的數(shù)據(jù)請求。

c. 數(shù)據(jù)處理服務(wù)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(diào)用數(shù)據(jù)庫接口和網(wǎng)絡(luò)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(wù)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(wù)器和數(shù)據(jù)處理服務(wù)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(luò)方案，此系統(tǒng) 方案穩(wěn)定可靠，可擴展性強。