3．1PLC數據采集

起重機械的控制系統本身具有主控PLC，包含了大部分監控系統中需要采集的數據，可直接使用。但是，為將起重機控制系統本身與CMS管理系統區分開，同時又不破壞原起重機的PLC程序，需在LCMS中采用一套獨立的PLC來采集數據。LCMS的PLC可通過PROFIBUS—DP現場總線協議或MODBus．RTu協議與起重機本地PLC通信來讀取需要監控的數據。此外，PLC中還配置了開關量信號、4～20mA電流信號、O～1OV直流電壓信號和熱電阻信號的處理模塊，連接安裝在起重機上用來進行安全監測的傳感器以采集數據。

LCMS的PLC控制器一方面會將采集到的各種信號經處理后傳輸到WinCC的監控畫面上顯示，另一方面會判斷當前的狀態是否會觸發系統報警。在控制器中，根據不同的報警設置了不同的報警觸發位，一旦該位被置位，WinCC的報警系統就會給出報警提示。

3．2接口模塊

接口模塊是一種為WinCC和底層數據庫提供服務的中間件，其封裝了對數據庫的CRUD操作及一些業務邏輯，為WinCC訪問底層數據庫提供了統一的接口。接口模塊的開發環境是基于VisualBasic6．0設

置的。。

3．2．1模塊的結構

模塊的主體是類模塊，包含報警、回放和數據管理等3個模塊，用于存放一些共享屬性和方法，供類模塊中的方法調用。數據庫的訪問則使用了微軟的ADO應用接口。

3．2．2模塊中主要包含的函數

模塊中主要包含以下函數。

(1)PrivateSubClass—Initialize()：類模塊初始化，設置模塊必須的參數。

(2)PrivateSubClass—Terminate()：類模塊銷毀時，釋放所占用的資源。

(3)PublicSubOpenSQLServer()：打開數據庫連接。

(4)PublicSubCloseSQLServer()：關閉數據庫連接。

(5)PublicSubDBExecuteSQL(SQLStrAsString)：執行字符串語句sQL命令；參數SQLStr為字符串類型。

(6)PublicFunctionDBGetRecordset(SQLStrAsString)AsADODB．Recordset：查找字符串指定的數據庫記錄，返回記錄集對象；參數SQLStr為字符串類型SQL語句。

(7)PublicFunctionCMSGetAlarmHistory(AlarmDAsString，AlarmTAsString，QTypeAsInte—ger)AsADODB．Recordset：查找符合條件的歷史報警記錄，返回記錄集對象；參數AlarmD為日期字符串。

(8)PublicSubCMSAlarmProcessList(ByValTagIDMAsString)：查詢當前的報警記錄。

(9)PublicSubCMSStartPlaying(ByValSPointerAsInteger)：運動軌跡回放。

3．2．3模塊的使用

在開發環境中將接口模塊編譯成可執行文件并運行。在WinCC的VBS腳本編輯器中調用CreateOb-ject方法創建接口模塊的對象實例，并通過對象實例調用類的方法實現業務邏輯。

3．3起重機監控功能設計

LCMS端主要用于實時監控，其軟件采用西門子WinCC開發，根據功能分為起重機狀態實時監控、起重機運動軌跡回放、報警管理和視頻監控等界面。

3．3．1起重機狀態實時監控

起重機需要監控的數據量通常較大，將其全部顯示在同一個界面上顯然不太合適。因此，將狀態實時監控界面分為總體監控界面和分部監控界面兩部分，其中：總體監控界面中只顯示起重機最重要的數據；分部監控界面則根據起重機的特性，按照功起重機安全監控管理系統構設計有大車監控、小車監控、起升監控和鉤移監控界面，所有監控的信號和數據都會在這些界面上顯示出來。LCMS中的PLC負責采集起重機上所有需要監控的信號和數據，是起重機狀態實時監控的數據源。為將PLC采集到的數據顯示在界面上，必須在WinCC內建立通信變量，變量地址與PLC的內部地址對應。由于起重機會同時包含多個相同的部件，因此若需要創建的變量相同，則可以利用結構變量簡化工作量。此外，為保證數據的實時性，選用工業以太網作為傳輸介質。

3．3．2起重機運動軌跡回放

運動軌跡回放是指將人工選定時間段內的起重機狀態信號和數據動態地還原出來。這些數據來源于數據庫，當起重機安全監控管理系統運行時起重機狀態數據會以較高的頻率存人數據庫。運動軌跡回放界面的功能主要包含獲取數據、保存數據和回放數據等3部分。

(1)獲取數據：以起始時間和結束時間為條件查詢狀態數據，將得到的記錄集通過數據表格控件在界面上顯示出來，每一行數據代表某一個時刻所有記錄點的數據集合。

(2)保存數據：創建EXCEL對象，將之前顯示在表格控件中的數據按行依次寫入EXCEL對象的表單中，最后保存為EXCEL文件。每執行一次軌跡回放，都將分別在本地和RCMS端生成一個數據文件。

(3)回放數據：從生成的數據文件列表中選取一個數據文檔，讀取文檔中的起始時間、結束時間、記錄數目和每天記錄的具體數值，將其存放到一個2維數組中(其中：列表示每個不同的數據點對應到相應的變量；行表示不同的時間點)。回放時，根據采集的頻率將2維數組中的數據按行寫入對應的變量。界面上，通過將圖像的幾何屬性鏈接到變量實現動畫效果，圖像的幾何屬性隨著變量數值的變化而變化，能夠還原所選時間段內起重機運行的軌跡；同時，對于一些數值型的屬性(如電流)，使用圖表控件顯示其波形。

3．3．3報警管理

報警列表分為當前報警列表和歷史報警列表，其中：當前報警列表只顯示當前存在的報警信息；歷史報警列表包含之前所有發生過的報警信息。當前報警列表的刷新由事件觸發，當PLC報警信號出現時，起重機安全監控管理系統

將報警相關信息記錄到當前報警和歷史報警的數據表中；當PLC報警信號消失時，當前報警數據表中對應的記錄將被刪除，同時更新歷史報警數據表中對應記錄的狀態。RCMS端的數據庫將會同步本地的當前報警和歷史報警記錄。當本地更新當前報警和歷史報警時，將會把記錄同步到RCMS端。

3．3．4起重機視頻監控

以M0XA視頻編碼器為例，通過其提供的SDKActiveX控件可將視頻監控畫面嵌入到WinCC中。畫面打開時必須初始化控件的以下屬性。

(1)HttpPort：Http的端口，通常是80。

(2)VideoProtocol：設置連接協議，可以是UDP／TCP／HTTP／Multicast。

(3)CHIndex：選擇顯示的視頻通道。

(4)StreamingType：設置編碼類型，可以是MPEG4／MJPEG／H．264。

(5)ServerIP：編碼器的IP地址。此外，開發時需要用到的方法主要有以下幾種。

(1)Connect：連接到編碼器。

(2)Disconnect：斷開編碼器連接。

(3)SendCameraCommand：發送控制命令給攝像機，支持左移、右移、上移、下移、放大及縮小等指令。

3．4管理功能設計

RCMS端主要用于起重機群的管理，包含報警管理、運動軌跡回放管理、起重機運行維護管理、起重機實時監控等功能，側重于數據的查詢和報表。管理功能的數據源存儲在本地數據庫中，其中：報警和運動軌跡的數據由所有LCMS的數據庫通過事件觸發同步；運行維護的數據需要本地輸入。以西門子PLC為例，運用PRODAVE提供的接口進行編程，實現RCMS與PLC的數據通信[9]。PRO—

DAVE主要提供以下API。

(1)LoadConnection—ex6：用于建立連接，初始化參數和適配器。

(2)UnloadConnection—ex6：關閉連接，必須在退出應用前調用。

(3)db—read—ex6：讀取背景數據塊中的數據。

(4)db—write—ex6：向背景數據塊中寫人數據。

(5)field—read—ex6：讀取I，Q，M等區域中的數據。

(6)field—write—ex6：向I，Q，M等區域中寫人數據。

3．5WEB應用

服務器為接入到本系統的intranet用戶提供WEB應用，主要功能是在線數據查詢、分析和報表。WEB應用的架構屬于輕量級JAVAEE，采用MVC架構模式使表現層、業務邏輯層和實體之間的代碼分離[1。。。其基于STRUTS2和HIBERNATE框架，前者是較為成熟的MVC框架，核心是采用攔截器來處理請求；后者是著名的ORM框架，可使用對象編程思維來操縱數據庫口¨]。在請求方式上，運用AJAX使頁面能夠實時響應請求，具體采用JQUERY+JSON實現。JQUERY是AJAX的一個框架，其實際上是一個輕量級的JavaScript庫。要實現異步請求就需要使用JQUERY中的．ajax()函數，該函數將請求通過GET或POST方式發送至服務器，STRUTS2的攔截器攔截到ACTION后執行相應的SERVICE，SERV-ICE通過DAO層對數據庫進行讀寫。當請求成功后，$．ajax()會回調一個包含STRUTS2返回數據的函數，可以把返回數據顯示在頁面上。JSON是一種”KEY／VALUE”形式的數據格式，其優點是相比XML更小、更快、更容易解析。須注意，在STRUTS2中只有引入JSON的插件包才能使STRUTS2支持JSON。

4結語

將ADO，SQL及控件等技術應用到WinCC的平臺上開發了起重機監控管理系統，并結合PLC控制、信息技術、視頻技術及相關組件的應用構建了一個綜合性的起重機安全監控管理系統平臺，實現了大型起重機的監控與管理。系統在架構上結合了自動化技術和信息化技術，借助互聯網技術將底層的過程數據融人到了企業的生產管理中，對提高企業的生產效率和管理水平具有積極作用。該系統的架構不局限于起重機監控領域的應用，同樣適用于其他類型設備的監控系統。