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基于PLC的远程监控系统设计

摘要：本文了基于PLC的远程监控系统的组成，从硬件、软件、通讯

三个方面详细研究了该远程监控系统的设计方式。最后，通过探讨PLC的

远程监控系统的实际应用方式说明了远程监控系统的优点，以期促进自动

化控制领域的发展。

关键词：远程监控；系统设计；PLC控制器；自动化

0引言

PLC即可编程逻辑控制器，它是专门应用于工业生产过程中的数据运

算电子系统。PLC通过可编程存储单元对采集的现场数据进行处理，具有

极高的稳定性、可靠性、适应新。PLC控制器能过实现位置控制、温度控

制、轉速控制等控制功能在现代工业中具有不可或缺的作用。因此，本文

研究基于PLC的远程监控系统并针对系统设计进行了探究。

1系统基本组成

现场数据采集模块主要通过连接底层数据库建立数据流转，包括模块

间的数据交互规则和数据读写规则。现场数据采用PLC完成数据的采集和

控制信号写入，通过PLC实现下位工控机和现场设备的连接。下位工控机

是对生产过程中的电机设备、工艺设备等进行监测和控制的具有总线结构

的计算机。下位工控机的主要作用是完成对现场数据的监控并负责通过工

业MODEM实现与远程监控计算机之间的数据通信。工业MODEM模块能够实

现上位监控机和下位工控机之间的数据通信。同时，由于工业MODEM模块

具有极强的抗电磁干扰能力，能够适应复杂多变的生产现场环境，被广泛

应用于远程监控系统中。上位监控计算机的主要作用是监测下位机采集的

现场数据并发出相应的操作控制命令，实现对远程设备的控制。

基于PLC的远程监控系统是通过对厂区设备的运行参数以及工艺参数

进行实时、远程监控的生产管理系统。该系统通过PLC、下位机等前端设

备采集现场数据，然后通过相应的通信模块将信号传输至上位计算机。最

后，上位计算机根据预先设置好的控制算法得到控制信号并向下传输到现

场设备。

设计基于PLC的远程监控系统首先需要分析监控的工艺过程并确定监

控系统的结构，包括通信网络结构的设计以及数据通信链路的设计。其次，

需要根据具体工程选择相应的设备型号，如下位工控机的性能参数以及

PLC型号等，设备的性能与工程通信数据量相关。最后，需要根据具体工

程规模和控制要求设计相应的控制算法和监控界面。设计流程如图2所示。

2.1远程监控系统的硬件设计

远程监控系统的硬件设计需要分析工程中的被控对象并确定相应的控

制要求，根据信号输入设备和输出设备选择相应的PLC型号，包括机型、

容量、I/O模块、电源等。其中，分析工程中的被控对象是根据被控对象

的工艺流程和运行特性确定相应的要求。通过确定信号输入/输出设备数

量来选择PLC的I/O点数，如按钮、开关、阀门、干接点、信号灯等。输

入/输出模块是PLC与控制对象进行信号交互的接口，根据交互信号的物

理性质分为数字量信号与模拟量信号。输入模块的主要作用是检测现场设

备的信号并通过模块内部结构转化为PLC内部电流信号或电压信号。输出

模块的主要作用是将PLC内部电流信号或电压信号转化为外部设备能够接

收的控制信号，通过该信号实现对外部设备的控制。

选择好硬件设备型号后还需要设计下位工控机和上位监控机等电器设

备的布置图、电器互连图和安装接线图。

2.2远程监控系统的软件设计

远程监控系统软件能够实现对远程设备运行参数的监测，包括PLC控

制器的输入/输出信号、寄存器信号、中间继电器等信号。远程监控系统

需要有相应的控制，针对不同远程监控系统需要设计不同PLC控制，而软

件设计的主要作用是编写相应的控制，同时在程序中还需要编写相应的检

测功能代码、故障诊断功能代码以及保护和连锁功能代码。PLC控制程序

分为简单逻辑控制、顺序控制、特殊控制、网络组态控制等，根据远程监

控系统的监控对象复杂程度开发对应PLC控制程序。

例如，目前大部分立库厂商都在立库系统使用西门子1200型PLC，

因此针对基于西门子1200型PLC的立库远程监控成为监控行业的主要开

发方向。西门子1200型PLC支持TCP/IP以太网通信，包含Idd、Odd、

Mdd、DB四个寄存器块，每个寄存器块对应有相应的通道范围，不同的通

道范围具有不同的读写特性以及存储不同的变量类型。立库中的现场设备

通过PLC采集数据并将数据包存入对应的寄存器块，监控系统通过设计好

的PLC通讯