基于3G的PLC程序的远程维护系统实现

刘红垒 王玺联

1.烟台北方星空自控科技有限公司; 2.烟台大学

引言

在进行PLC程序开发的人员需要经常面对远程设备控制器（PLC）更新程序的问题。以前由于技术手段的限制和安全的考虑，工程师通常都采用现场维护PLC程序的方式，这直接导致了高昂的差旅费用和维护成本，同时也增加了研发人员的工作强度。而现场服务人员对电气控制了解程度不深，有时反映的现场程序控制情况与实际有差异，因此电气研发师不到现场很难知道机组程序的实际运行情况。

伴随着3G网络的稳定和普及，利用3G网络实现无线数据传输已经被广泛应用了。3G主要指的是移动、联通、电信所提供的GPRS、CDMA、TD-SCDMA、CDMA2000、WCDMA等，三大运营商各自运营一个3G网络。

3G网络数据无线数据传输网络延时一般为几百MS,网络带宽一般在1M之内。通过3G网络能够与现场PLC 设备建立通讯连接，实现远程修改现场PLC 设备参数以及针对更新PLC 程序。

GPRS 无线传输技术相对其他技术如蓝牙、Wi-fi、Zigbee等技术有着许多无法比拟的优势，比如前期投入成本低，网络覆盖面积广阔，时时在线，且数据传输不受地理环境、气候、传输距离等条件的限制，传输速度快，按流量计费等。结合国内3G网络的覆盖情况以及网络传输带宽的要求，采用了中国移动的GPRS网络进行PLC程序的远程更新和维护。

1 总体结构

1.1 系统总体构成简介

PLC远程程序更新和维护系统主要有现场控制终端PLC,远程通信模块，网络转换，上位机编程软件组成。

其中现场控制终端PLC主要是采用松下PLC，通信方式采用232，远程通信主要采用GPRS，网络转换主要是实现3G无线网络和INTERNET网络的转换，上位机采用虚拟串口转网口技术，完成上位机和终端PLC的透明传输，在上位机通过运行编程软件FPWINGR实现程序的下载与上传。

1.2 系统构成功能框图

图1

2 硬件方案

无线数据传输采用深圳市宏电技术股份有限公司的3G无线数传单元DTU实现，现场中央空调控制系统采用的是松下FP0系列的PLC,松下FPO PLC设备具备一个圆孔的编程口，另外一端是DB9串口232。通过此编程电缆和3GDTU的串口连接。通过编程使3GDTU的串口工作在和松下PLC一致的通信协议下，在本文测试中主要采用了9600波特率，奇校验，8为数据位，1位停止位的方法。

用松下FPO PLC编程线，圆孔端插在松下的编程口，将另外一端DB9串口232与DTU模块的232接口交叉相连接。将DTU天线接好，同时将移动的SIM卡插入DTU，接上24VDC，启动DTU，给PLC上电，进行程序的上传与下载测试。

3 软件实现

3.1 数据中心服务器软件

中心服务器主要采用可靠的具有连接的TCP通信方式, DTU 通过预先设定的TCP端口直接访问中心服务器的开放的远程连接端口，实现两者的双向通信。数据中心采用TCP通信能够保证数据能从远程PLC稳定可靠的上传到数据中心，或者将数据中心发送的指令经过DTU到达终端的PLC, 通过服务器程序可以顺利的实现将PLC数据读取到指定计算机。

中心服务器和终端数据传输进行的是网络数据传输，也就是通过DTU将PLC的串口数据转化成网络数据到达中心服务器。

中心服务器软件如下图2所示：

图2

3.2 上位机本地通信处理软件

在本地计算机进行的通信服务处理主要是指中心服务器软件与虚拟串口软件之间的转发与协议处理。

由于我们的PLC采用的是3线的串口通信，分别是RXD,TXD,GND,而GPRS网络经过无线网络上传到上位机是通过GPRS网络转换成INTERNET网络实现的，串口数据被DTU首先以GPRS网络传输，接着进入INTERNET网络变为INTERNET网络数据，然后网络数据经过INTERNET 网络进入指定的数据中心或者指定的具有编程软件FPWINR的计算机，所以首先需要通过软件编程将网络数据透明转化成与具体协议无关的串口数据，此功能是通过虚拟串口转网口工具TIBBO来实现的。

如下图3所示：

图3

由于是在本地进行数据转发和协议转换，没有线路干扰或者网络拥塞等不利于网络通信的因素，在本地进行协议数据处理采用UDP协议进行足以满足数据传输的稳定性需要，同时UDP是无连接协议，提高了通信的速率。

4 结语

分别使用松下PLC FP-X C60T进行测试，上传和下载都很稳定，测试文件大小736K PLC程序，使用的通信波特率为9600。采用的网络是GPRS网络。

测试类别 PLC型号 文件大小 用时

本地上传 C60R 736K 4分钟

本地下载 C60R 736K 4分钟

远程上传 C60R 736K 6分钟

远程下载 C60R 736K 6分钟

经过多次测试验证，采用3G可以稳定地实现PLC程序的远程更新和维护，采用无线通信维护远程机组程序，对企业来说，势必能够减少差旅费用；对客户来讲，势必能够提高服务质量，及时解决客户所遇到的控制问题。总之，远程维护PLC程序系统方案的成功实现，对机组维护具有很重要的意义和广泛的应用前景。

[1]李晓光，骆丽．基于GPRS的远程数传网络系统[J]．仪器仪表用户，2005，4

[2]韩斌杰．GPRS原理及其网络优化．机械工业出饭社,2004，2

[3]李晓光，骆丽．基于GPRS的远程数传网络系统[J]．仪器仪表用户，2005，4：41—43．

[4]深圳宏电 H7710 产品手册.pdf

[5]厦门四信科技F2603产品手册.pdf

[6]北京映翰通IR700系列无线路由器用户手册V2.0.pdf