PLC的远程异地监控与程序

宫萍

摘要：在目前的机械制造行业中，设备的调试及维修过程主要由技术人员赶赴设备现场进行直接操作，对于设备使用场合在偏远地区的情况，常会出现维修人员到达较为滞后，影响维修进度，也产生了差旅花费，提高了公司的运营成本，因此，在远程准确的判断设备的运转状态，并通过计算机组态处理一部分故障对于提高调试与维护效率，降低生产运营成本有着重要作用。本文阐述了一种基于网络映射技术针对PLC进行远程异地监控与程序修改方案。

关键词：远程控制;PLC设计;程序操控

1.PLC机械设计的现状

机械设备的控制逻辑及其驱动指令全部在PLC中储存并执行，设备的主要调试工作即对PLC程序的写入与修改，使控制逻辑得以改变并适应于设备的运行，同时，对于DCS系统而言，PLC内的运行数据等变量能够直观准确的反映出设备的各电气元件工作状态，进而反应设备的机械运转情况，是对设备进行监视与控制第一手信息。

在机械调试、维护的过程中，当需要对PLC控制逻辑进行修改时，通常的操作步骤是利用编程电缆将编译器连接至PLC，然后进行进一步的操作处理。这样的程序下载方式对调试人员与PLC的距离提出了很高的要求，一般的来说，编程电缆长度约为1.5m，因电缆传输距离近，调试者必须位于控制器附近，且因在线调试时间短，容易造成程序错误。由于调试维护人员不可能随时出现在设备的附近，当故障发生之后，无法在短时间内利用编译器连接PLC读取数据，当故障发生时间过长后，当时的故障状态数据可能已经遗失或被覆盖。当调试人员位于其他城市时，更无法保证能够及时赶来，不仅错过了故障处理的黄金时间，耽误了生产工艺的恢复，还浪费了差旅费用，提升了生产成本。

随着信息技术的普及，上述情况得到了一定程度的改善，具体的改善为利用了无线网络技术即WIFI替代过去的编程电缆，实现信号的无线传递，虽然这是一种技术上的进步，但是由于WIFI的传输距离限制，本技术依然没有将信号传递距离真正意义上的拉开，上述存在的现存问题依然没有得到根本的解决。

2.系統的设计与实现

随着网络技术的进一步发展，上述问题出现了可以解决的端倪，本文利用4G无线网络技术及相关的路由器或网关器材，开发了一种使用方便，信号稳定强的远程调试和维修系统。

本系统主要由以下几部分组成：

1、远程调试和维修计算机（Server）;2、ETH-MPI（remote）模块;3、RCD远程模块;4、3G无线路由，也可采用4G路由器，品牌不限，在本文作为一种优选方案中采用了inhand品牌路由器;5、3G上网卡一张，与路由器相互配合使用，若路由器采用4G则上网卡也应当相应选用4G上网卡，运营商不限;6、普通路由器一台，任意品牌，在本文中采用了TP-link品牌路由，在实际应用中，该路由器置于办公区域，因此对防护等级等要求并不严格;7、现场工控PLC，在文中以了西门子品牌6SE7313-6CF03-0AB0型号PLC为例，该品牌PLC的市场占有率较高;8、西门子step7调试软件;9、虚拟网络映射账号或具有公网IP的公司路由器通过端口映射也可。

上述器材按照如下网络架构进行组合：

从上图可见：

在本架构中，通过路由器端口映射，将RCD远程模块暴露在公网IP下，可被DNS服务器检索并接受外部网络访问。调试计算机与RCD必须处于同一子网下，由RCD接收调试计算机指令并将指令分配转发至远方设备。公网IP可为IP形式，也可为域名形式，用于ETH-MPI（remote）模块通过网络访问的方式经由公网IP访问RCD模块。实现远程的连接。此时ETH-MPI（remote）模块将tcp/ip协议形式转化为MPI通讯协议，实现对PLC的访问。由于此方案对于ETH-MPI（remote）模块的网络访问路径与形式并没有严格的规定，因此可通过3G路由的方式进行上网连接，实现在偏远地区不宜架设网线的环境下的设备入网。

在加入了3G路由后，其网络架构如下图所示：

从图中可见，由于在架构中加入了3G路由，实现了通过3G网络对PLC的远程连接。

3.总结

本文所介绍的通讯方式与以往的依托运营商VPN服务的方式不同：以往的同类方案中，不是基于公网IP的建立，而是通过购买运营商的无线封装技术建立专有网络通道（VPN），此种技术需向运营商交纳昂贵的网络服务费用，同时，其子站上限受服务服务商的服务级别限制影响严重，难以在单一封装网络通道下容纳大量子站，这就需要增加资金成本购买更高级别的通信服务或增加通道的数量。本文所描述的技术，建立在开放的可被DNS服务器检索的公网IP基础上，理论上，可以实现子站的无限制增加，其上限以公司骨干交换机的容纳上限数量为准，同时，也使公网IP的产生方式多元化，既可以自行购买公司路由器一次性投资，也可以通过购买花生壳公司等网络服务商的公网IP，当远程调试的双方位于同一子网下时，如同一工厂的不同位置，也可以通过公司内部网站IP的端口映射，此种映射是公司的网络内部操作，为完全免费的，这就使网络配置的方案更加的丰富，且价格更加低廉。

如图所示，多个ETH-MPI（remote）模块可共同访问同一公网IP，实际上，单个ETH-MPI模块也可以在下方配置多个PLC，因MPI通讯协议限制，单一模块下的PLC数量有上限，采用此控制架构进一步控制了成本，节约了网络资源。

在本文中，以3G网络为例进行了无线通讯，在实际使用中经过测量，3G网络其传输速率在150Kbps（依环境不同而略有差异），目前，我国已经普及了4G网络，其通讯速率能够达到约1Mbps以上，同时，其价格相比3G网络价格并无明显上涨，随着我国的网络继续建设，下一步将会是5G网络的普及，因此，在以后的技术中，可以通过采用5G网络提高远程通讯效果，保证维护质量。

参考文献：

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