隨著(zhù)4G、5G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的快速發(fā)展，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通訊越來(lái)越穩定，速度越來(lái)越快，完全可以滿(mǎn)足工業(yè)控制對安全、可靠的通訊需求，且無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )覆蓋廣，使用方便，流量資費也在大幅下降。隨著(zhù)人工工資快速增長(cháng)，無(wú)人值守、集中監控需求大幅增加。因此工業(yè)設備通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )來(lái)實(shí)現遠程控制得到了快速的發(fā)展，且穩定性、可靠性完全可以滿(mǎn)足常規的使用要求。
PLC是一種邏輯可編程控制器，因其可靠穩定，編程相對容易，在工業(yè)控制上得到了大規模的運用。本文我們來(lái)介紹目前主流PLC如果通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )來(lái)實(shí)現遠程控制的。
一、 PLC的怎么通過(guò)4G無(wú)線(xiàn)實(shí)現遠程通訊
1、DTU
PLC最開(kāi)始是通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )來(lái)實(shí)現遠程通訊，最早得到運用的是DTU，DTU是通訊方式是類(lèi)似485通訊modbus協(xié)議的透傳協(xié)議。
DTU使用配置比較麻煩，一般只支持485通訊，協(xié)議基本都是MODBUS，不支持各品牌PLC自有協(xié)議，還有DTU基本是屬于透傳，利用上位機系統協(xié)議來(lái)解析接收數據，數據在網(wǎng)絡(luò )傳輸過(guò)程中發(fā)送沒(méi)有握手協(xié)議，容易受網(wǎng)絡(luò )干擾丟失數據。
DTU一般需要做上層軟件的人員還需要懂modbus協(xié)議，做底層硬件的人還需要將PLC協(xié)議轉為modbus協(xié)議，早期的DTU還需要配置網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，使用對技術(shù)人員要求比較高。還有就是透傳協(xié)議，采用的是輪詢(xún)的通訊方式，因此傳送數據不能太多，延遲比較大，一般傳送周期需要10S左右。
DTU以GPRS通訊的居多，GPRS網(wǎng)絡(luò )隨著(zhù)4G\5G的大規模商用，有退網(wǎng)風(fēng)險。但是DTU價(jià)格低廉，在對數據實(shí)時(shí)性和穩定性要求不高的環(huán)境可以使用。2、PLC協(xié)議網(wǎng)關(guān)
現在PLC無(wú)線(xiàn)遠控控制采用協(xié)議網(wǎng)關(guān)+云的模式比較多，拓撲圖如下：
協(xié)議網(wǎng)關(guān)就是硬件模塊內置了各種品牌的PLC協(xié)議，和觸摸屏一樣，通過(guò)上位軟件配置，選擇通訊協(xié)議，建立變量和寄存器的映射，再將配置好的程序下載到網(wǎng)關(guān)硬件中。協(xié)議網(wǎng)關(guān)一般是基于A(yíng)RM做的系統。廠(chǎng)商已經(jīng)集成好了各種協(xié)議，通訊設置方式也基本和觸摸屏、組態(tài)軟件設置一樣，一般做工控的技術(shù)人員都熟悉，非常容易上手。協(xié)議網(wǎng)關(guān)一般都有485、232、網(wǎng)口等多種通訊口，基本上支持市場(chǎng)上所有主流的PLC。
協(xié)議網(wǎng)關(guān)建立和PLC通訊后，會(huì )在自己的處理器內部將變量數據進(jìn)行處理，形成網(wǎng)絡(luò )通訊協(xié)議，再發(fā)4G網(wǎng)絡(luò )發(fā)送給云服務(wù)器，或者接收云服務(wù)器的命令，在自己處理器內部還原成PLC協(xié)議。在數據處理這塊，功能強大的網(wǎng)關(guān)，會(huì )對數據進(jìn)行打包壓縮，并加密，采用非透明傳輸的模式，減小數據傳輸流量，并增加網(wǎng)絡(luò )握手協(xié)議和數據重發(fā)機制，從而保證數據的安全和可靠。壓縮打包技術(shù)，能發(fā)送更多的數據，且能加快數據發(fā)送，一般能做到發(fā)送周期在1S以?xún)取?br />協(xié)議網(wǎng)關(guān)由于配置簡(jiǎn)單，且功能強大，在對數據要求比較高的項目廣泛采用。本文重點(diǎn)介紹協(xié)議網(wǎng)關(guān)的工作模式。
二、 協(xié)議網(wǎng)關(guān)機理
第一步：協(xié)議網(wǎng)關(guān)顧名思義就是帶有多種通訊協(xié)議，和工控常用的組態(tài)軟件一樣，和PLC對接時(shí)，需要選定好對應PLC的通訊協(xié)議，并建立變量和PLC寄存進(jìn)行綁定。因此第一步就是確定PLC的通訊端口，是485,232，還是網(wǎng)口，在選擇對應的PLC通訊協(xié)議。協(xié)議都在已經(jīng)內置在網(wǎng)關(guān)，用戶(hù)只需要熟悉配置軟件，并選擇好對應的PLC協(xié)議。
第二步，建立變量，和PLC寄存器關(guān)聯(lián)，變量和寄存器建立一一對應的關(guān)系，這個(gè)和組態(tài)、觸摸屏是一樣的。將所有需要監控寄存器地址都要建立一個(gè)變量關(guān)聯(lián)。
第三步，變量綁定PLC寄存器后，可以調用這些變量來(lái)開(kāi)發(fā)協(xié)議網(wǎng)關(guān)的一些附屬功能，比如短信報警、歷史數據、一些數據的計算處理。因為協(xié)議網(wǎng)關(guān)是一個(gè)獨立的嵌入式運行系統，自身帶很多編程操作功能，可以通過(guò)它配套的軟件來(lái)編寫(xiě)。配套的軟件都是人機交換的，都是塊的應用，開(kāi)發(fā)公司都已經(jīng)做成了很好的人機交換界面，使用者只需要熟悉了解配置軟件，不需要有太多的編程功底。這都是DTU不具備的。
第四步，進(jìn)配置好的協(xié)議網(wǎng)關(guān)的設置程序，下載到網(wǎng)關(guān)內部，網(wǎng)關(guān)就會(huì )按照配置程序封閉運行，自動(dòng)和網(wǎng)關(guān)對應的云平臺建立網(wǎng)絡(luò )通訊，能互發(fā)數據。且網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器的數據通訊都是通過(guò)壓縮和加密的，能有效保證通訊的可靠和安全。硬件網(wǎng)關(guān)相當一個(gè)黑盒子，實(shí)現了PLC協(xié)議和網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的轉換，連接到服務(wù)器后，服務(wù)器在轉為其他標準協(xié)議，這個(gè)中間協(xié)議轉換使用者都無(wú)需了解，這就大大簡(jiǎn)化了使用的難度和工作量，是硬件開(kāi)發(fā)者和上位機開(kāi)發(fā)者可以完全脫開(kāi)，各自做各自的工作。
三、 云服務(wù)器平臺作用
實(shí)現PLC遠程監控有VPN專(zhuān)網(wǎng)、云服務(wù)器等模式。
VPN相當于專(zhuān)網(wǎng)專(zhuān)線(xiàn)，相當在網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商租一個(gè)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )回路，形成一個(gè)類(lèi)似局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )。VPN專(zhuān)網(wǎng)，私密和安全性比較好，但是費用成本很高，VPN需要申請固定IP，每年都需要繳納不低的年費。
現在采用云服務(wù)器的居多。云服務(wù)器一般都是采用域名識別的方式，就是硬件終端內置服務(wù)器域名，只要連接網(wǎng)絡(luò )，就直接尋址服務(wù)器，并向服務(wù)器發(fā)送連接需求。服務(wù)器收到硬件連接請求后，就打開(kāi)接口，和硬件保持心跳包連接。服務(wù)器是不主動(dòng)尋找硬件連接的。這種方式無(wú)需固定IP，一般協(xié)議網(wǎng)關(guān)的廠(chǎng)家都提供免費的云服務(wù)器。使用方除了繳納后期運行的流量費用外，無(wú)需繳納服務(wù)器的使用費用。且云服務(wù)器這種很容易支持私有服務(wù)器，將網(wǎng)關(guān)的云服務(wù)器系統直接裝在客戶(hù)的私有服務(wù)器上，并將硬件網(wǎng)關(guān)的尋址域名調整一下即可。
云服務(wù)器處理功能強大，一般都提供標準的OPC、HTTPS、MQQT等協(xié)議接口。使用這可以用組態(tài)軟件、JAVA、C++、Phyon等軟件直接調用云服務(wù)器數據來(lái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，可以做成遠程組態(tài)監控、手機APP監控、網(wǎng)頁(yè)監控。
四、 遠程端監控系統
PLC數據傳到網(wǎng)絡(luò )后，最終是用來(lái)遠程監控的。
遠程監控系統，小項目一般就用協(xié)議網(wǎng)關(guān)公司提供的網(wǎng)頁(yè)監控和手機APP。這種一般都是網(wǎng)關(guān)廠(chǎng)家標配，提供配置軟件和相關(guān)技術(shù)支持，配置也很簡(jiǎn)單，基本都是選著(zhù)和設置，這個(gè)一般工控技術(shù)人員在廠(chǎng)家支持下都能獨立完成。但是功能一般比較固定，一般都是一些數據顯示，控制窗口設置，簡(jiǎn)單的歷史數據報表和曲線(xiàn)，一般都是針對一個(gè)硬件。
中型項目，很多項目配有中控室，用傳統組態(tài)做一個(gè)數據中心，組態(tài)通過(guò)OPC協(xié)議，通過(guò)協(xié)議網(wǎng)關(guān)設備序列號，和服務(wù)器建立通訊連接，獲取相應數據通訊，用傳統組態(tài)的功能實(shí)現數據管理，遠程控制。
大型項目，客戶(hù)用高級語(yǔ)言開(kāi)發(fā)管理系統，如數據庫管理，數據運用分析，通過(guò)統計分析，達到客戶(hù)所需要的目的。這種運用最為靈活，客戶(hù)完全自己定義數據的展示模式，數據的運用。這種運用也可以直接做成網(wǎng)站模式，客戶(hù)自我形成云端管理。
滬公網(wǎng)安備31010802001143號
