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        如何通過4G網絡實現PLC遠程控制

        時間:2020-05-15 08:07來源:未知 作者:admin 點擊:
        PLC是一種邏輯可編程控制器,因其可靠穩定,編程相對容易,在工業控制上得到了大規模的運用。本文我們來介紹目前主流PLC如果通過4G網絡來實現遠程控制的。

        隨著4G、5G無線網絡的快速發展,無線網絡通訊越來越穩定,速度越來越快,完全可以滿足工業控制對安全、可靠的通訊需求,且無線網絡覆蓋廣,使用方便,流量資費也在大幅下降。隨著人工工資快速增長,無人值守、集中監控需求大幅增加。因此工業設備通過4G網絡來實現遠程控制得到了快速的發展,且穩定性、可靠性完全可以滿足常規的使用要求。

         

        PLC是一種邏輯可編程控制器,因其可靠穩定,編程相對容易,在工業控制上得到了大規模的運用。本文我們來介紹目前主流PLC如果通過4G網絡來實現遠程控制的。

         

        一、   PLC的怎么通過4G無線實現遠程通訊

        1、DTU

        PLC最開始是通過GPRS無線網絡來實現遠程通訊,最早得到運用的是DTU,DTU是通訊方式是類似485通訊modbus協議的透傳協議。

        DTU使用配置比較麻煩,一般只支持485通訊,協議基本都是MODBUS,不支持各品牌PLC自有協議,還有DTU基本是屬于透傳,利用上位機系統協議來解析接收數據,數據在網絡傳輸過程中發送沒有握手協議,容易受網絡干擾丟失數據。

        DTU一般需要做上層軟件的人員還需要懂modbus協議,做底層硬件的人還需要將PLC協議轉為modbus協議,早期的DTU還需要配置網絡節點,使用對技術人員要求比較高。還有就是透傳協議,采用的是輪詢的通訊方式,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網絡隨著4G\5G的大規模商用,有退網風險。但是DTU價格低廉,在對數據實時性和穩定性要求不高的環境可以使用。

        2、PLC協議網關

        現在PLC無線遠控控制采用協議網關+云的模式比較多,拓撲圖如下:

                                                       1.jpg

        協議網關就是硬件模塊內置了各種品牌的PLC協議,和觸摸屏一樣,通過上位軟件配置,選擇通訊協議,建立變量和寄存器的映射,再將配置好的程序下載到網關硬件中。協議網關一般是基于ARM做的系統。廠商已經集成好了各種協議,通訊設置方式也基本和觸摸屏、組態軟件設置一樣,一般做工控的技術人員都熟悉,非常容易上手。協議網關一般都有485、232、網口等多種通訊口,基本上支持市場上所有主流的PLC。

         

        協議網關建立和PLC通訊后,會在自己的處理器內部將變量數據進行處理,形成網絡通訊協議,再發4G網絡發送給云服務器,或者接收云服務器的命令,在自己處理器內部還原成PLC協議。在數據處理這塊,功能強大的網關,會對數據進行打包壓縮,并加密,采用非透明傳輸的模式,減小數據傳輸流量,并增加網絡握手協議和數據重發機制,從而保證數據的安全和可靠。壓縮打包技術,能發送更多的數據,且能加快數據發送,一般能做到發送周期在1S以內。

         

        協議網關由于配置簡單,且功能強大,在對數據要求比較高的項目廣泛采用。本文重點介紹協議網關的工作模式。

         

        二、   協議網關機理

        第一步:協議網關顧名思義就是帶有多種通訊協議,和工控常用的組態軟件一樣,和PLC對接時,需要選定好對應PLC的通訊協議,并建立變量和PLC寄存進行綁定。因此第一步就是確定PLC的通訊端口,是485,232,還是網口,在選擇對應的PLC通訊協議。協議都在已經內置在網關,用戶只需要熟悉配置軟件,并選擇好對應的PLC協議。

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        第二步,建立變量,和PLC寄存器關聯,變量和寄存器建立一一對應的關系,這個和組態、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變量關聯。

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        第三步,變量綁定PLC寄存器后,可以調用這些變量來開發協議網關的一些附屬功能,比如短信報警、歷史數據、一些數據的計算處理。因為協議網關是一個獨立的嵌入式運行系統,自身帶很多編程操作功能,可以通過它配套的軟件來編寫。配套的軟件都是人機交換的,都是塊的應用,開發公司都已經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,進配置好的協議網關的設置程序,下載到網關內部,網關就會按照配置程序封閉運行,自動和網關對應的云平臺建立網絡通訊,能互發數據。且網關和服務器的數據通訊都是通過壓縮和加密的,能有效保證通訊的可靠和安全。硬件網關相當一個黑盒子,實現了PLC協議和網絡協議的轉換,連接到服務器后,服務器在轉為其他標準協議,這個中間協議轉換使用者都無需了解,這就大大簡化了使用的難度和工作量,是硬件開發者和上位機開發者可以完全脫開,各自做各自的工作。

        三、   云服務器平臺作用

        實現PLC遠程監控有VPN專網、云服務器等模式。

         

        VPN相當于專網專線,相當在網絡運營商租一個專用網絡回路,形成一個類似局域網的網絡。VPN專網,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。

         

        現在采用云服務器的居多。云服務器一般都是采用域名識別的方式,就是硬件終端內置服務器域名,只要連接網絡,就直接尋址服務器,并向服務器發送連接需求。服務器收到硬件連接請求后,就打開接口,和硬件保持心跳包連接。服務器是不主動尋找硬件連接的。這種方式無需固定IP,一般協議網關的廠家都提供免費的云服務器。使用方除了繳納后期運行的流量費用外,無需繳納服務器的使用費用。且云服務器這種很容易支持私有服務器,將網關的云服務器系統直接裝在客戶的私有服務器上,并將硬件網關的尋址域名調整一下即可。

         

        云服務器處理功能強大,一般都提供標準的OPC、HTTPS、MQQT等協議接口。使用這可以用組態軟件、JAVA、C++、Phyon等軟件直接調用云服務器數據來進行二次開發,可以做成遠程組態監控、手機APP監控、網頁監控。

         

        四、   遠程端監控系統

        PLC數據傳到網絡后,最終是用來遠程監控的。

        遠程監控系統,小項目一般就用協議網關公司提供的網頁監控和手機APP。這種一般都是網關廠家標配,提供配置軟件和相關技術支持,配置也很簡單,基本都是選著和設置,這個一般工控技術人員在廠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,簡單的歷史數據報表和曲線,一般都是針對一個硬件。

         

        中型項目,很多項目配有中控室,用傳統組態做一個數據中心,組態通過OPC協議,通過協議網關設備序列號,和服務器建立通訊連接,獲取相應數據通訊,用傳統組態的功能實現數據管理,遠程控制。

         

        大型項目,客戶用高級語言開發管理系統,如數據庫管理,數據運用分析,通過統計分析,達到客戶所需要的目的。這種運用最為靈活,客戶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站模式,客戶自我形成云端管理。

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