1章节 在工业控制系统的设计和实行过程中,常常不会有一些场合(如过船闸门掌控、垃圾处理掌控等)除了用工业监控软件展开工艺流程数据监控外,还必须配备专业的视频监控系统,以使监控中心需要直观的、全面的掌控现场的实际情况,从而构建安全性的远程控制功能。传统的作法一般是另外使用一套独立国家的模拟信号视频系统,如配备前端设备(不含摄像机、镜头、云台、解码器等)、监视器和视频操作者键盘;或者使用一套独立国家的数字信号视频系统,如配备前端设备、带上视频采集卡的计算机、视频监控软件。
由于视频系统与工控系统互相独立国家,往往在现场必须各自独立国家布线,监控中心也须要两套监控和操作者设备。但这两套系统的最终目标都是为了构建远程控制,所以操作者用户期望需要在同一监控画面上同时看见动态数据和图像,以便及时根据现场情况展开较慢操作者,并增加多种设备的日常操作者和确保工作量,即需要使工业控制系统和视频监控系统仅次于程度地融合。
本文综合运用工业掌控和视频监控两种有所不同专业领域的近期技术,设计了一套原始的解决方案,可以在同一监控网络中同时传输数据、视频、掌控信号,在同一计算机软件的同一画面中同时展开工情和视频监控,从而构建了工业控制系统与视频监控系统确实意义上的两网合一。 2方案设计 工业以太网技术是目前工控领域的一个应用于热点,常用的PLC产品一般可以配备以太网通讯模块,同时常用的监控组态软件也都可以通过以太网与PLC通讯,并且一些功能强大的组态软件不具备原始的编程环境,可以通过高级语言编程构建一般应用软件的功能。网络摄像机(或网络视频服务器)是目前视频监控领域的一项新技术,其实质是把来自CCD摄像机的视频信号收集后按照一定的传输标准(如MPEG4、H.264等)切换为可在以太网上传输的数据包,每个网络摄像机(或网络视频服务器)具备有所不同的IP地址,网络上的计算机可通过TCP/IP协议相连该摄像机(或服务器),并通过软件对数据包解压缩还原成为动态图像。
本方案系统图如图1右图。使用SIEMENSS7-300PLC展开现场设备掌控,配备有CPU模块CPU314、以太网通讯模块CP343-1和各种I/O模块;视频监控前端设备为两套CCD摄像机、自动光圈变焦镜头、云台和解码器,网络数据处理使用二地下通道视频输出的网络视频服务器,它具有与解码器通讯的RS485端口和与摄像机相连的视频输出BNC端口,输入为可相连到以太网的RJ45端口;监控计算机使用高性能的工控机,其监控软件以GEFanuc公司的iFIX3.0作为研发平台,该组态软件反对ActiveX控件、VBA编程和各种通讯协议,功能十分强劲;通讯网络使用100M以太网交换机,通过超五类双绞线相连计算机、PLC和视频服务器。本系统构建的关键是在以太网上同时传输视频信息和掌控、数据信息,并在同一组态软件中构建工情监控和视频监控功能。
3两网合一的明确构建 (1)PLC组态和编程 在SIMATICSTEP7中展开PLC硬件和网络组态,以太网模块的IP地址可设置为192.168.0.2,子网掩码为255.255.255.0。在DB块中创建与上位机通讯用的变量,还包括BOOL、INT等数据类型。然后编成多个FC控制程序,通过MPI电缆iTunes到PLC中。 (2)视频设备设置 视频设备主要有摄像机、镜头、云台、解码器和视频服务器。
解码器通过标准电压信号掌控云台上下左右动作和镜头的变焦、探讨调节,它与视频服务器之间通过RS485总线展开通讯,每个解码器要设置有所不同的通讯地址如1和2。视频服务器通过设置软件原作其IP地址、子网掩码等参数,如IP地址为192.168.0.3,子网掩码为255.255.255.0,两路摄像机图像编号由插接的BNC端口要求为1或2。
(3)监控软件的综合开发 监控软件开发同时考虑到数据监控和视频监控功能,把工艺上涉及的数据和图像放到同一个监控画面上,用户展开的操作者还包括对现场各种工业设备的掌控和对云台、镜头的掌控。在iFIX的Workspace中研发常规的工艺流程监控画面、报警处置、历史数据记录、报表查找打印机、用户管理等功能,该部分研发在iFIX中较为更容易构建,而视频监控功能的研发则是关键。 要在iFIX中构建动态图像监控,必须中用其ActiveX技术。
视频服务器传输到计算机的视频信号是编码传输后的数据包,其可执行文件由软件已完成,因而可把数据可执行文件、图像还原成、掌控信息通讯等功能构建在一个ActiveX控件中,然后在iFIX中调用该控件才可。在iFIX画面中放入该控件实例Video1和一个按钮BtnConnect,该按钮单击事件编程如下:Video1.connect192.168.0.3,1。
用户页面该按钮,则控件表明视频服务器1#地下通道的图像。
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