一种涂装房设备远程控制系统设计

胡运涛，董 浩，孟雨祥，于津伟，李高进，缪逢吉

（1. 上海中船临港船舶装备有限公司，上海 201306；2. 上海船舶工艺研究所，上海 200032）

0 引言

随着计算机、通信技术、物联网技术和嵌入式系统技术的发展，物联网技术和远程控制技术日趋成熟，并在工业控制领域得到了日益广泛的应用。将远程控制技术和船厂涂装房控制系统相结合，是提高涂装房运行、维护效率、加速造船信息化进程的必然选择。造船工艺主要包括焊接、舾装和涂装等，其中涂装工艺尤为重要，分段、大型结构件的涂装都离不开涂装房，为涂装房提供稳定的运行环境就显得尤为重要。

笔者设计开发了一种涂装房设备远程维护控制系统，主要通过智能移动终端实现对涂装房中控系统的远程控制，通过利用网关模块与后端平台实现对中控室的远程实时监控，从而达到节约人力成本与耗时的目的。

1 技术原理

计算机网络远程控制技术主要有WAN、LAN这2种模式，主要由TCP/IP协议去完成，通过在计算机客户端和服务器之间建立有效连接，获得实时反馈，进而实现控制信息的流通、传输及管理。计算机网络远程控制技术的原理，即在多台计算机之间建立数据交互通道，实现数据交流与传递。物联网计算机网络远程控制技术的应用主要依托于主控网络、受控网络和通信协议等，需要多方面协同合作才能高效、安全地完成数据信息传递，实现对客户端多台计算机或者接入设备的远程控制管理。在物联网计算机网络远程控制系统中，常用的通信协议包括TCP协议和IP协议。TCP协议有其固定标准，具有很高的安全性能，可以使系统保持长时间稳定运行[1]。本文讨论的远程控制系统正是基于TCP/IP协议而搭建的，具有很强的稳定性。

2 系统结构

系统主要包含终端设备（除湿机、吸砂机、废气处理、除尘器）、控制系统（控制器、输入输出模块、以太网模块、串口模块、工控机、触摸屏、电视机）和远程控制系统（网关模块、流量卡、GPS天线）。控制系统拓扑图如图1所示。

图1 控制系统拓扑图

2.1 终端设备

终端设备主要包括除湿机、吸砂机、废气处理和除尘器等单机设备，其功能是为涂装房作业提供各种功能支持及运行环境。针对涂装房现场喷涂作业，主要的传感器和执行机构通过配置好的无线通信协议即可发送接收数据。利用串口可以实现上位机与下位机的通信，实现现场终端设备的数据采集和动作执行[2]。

2.2 控制系统

控制端系统包括中控系统CPU、输入模块、输出模块、串口通信模块、CC-LINK通信模块和以太网模块等。此系统主要功能是采集终端设备各开关量与模拟量信号，控制并发送数据给终端设备，将终端设备以可视化形式在触摸屏和工控机的显示器上动态展现出来。

2.3 远程控制系统

远程控制系统包含网关模块、4G流量卡和GPS天线。该远程控制系统的主要功能是通过与交换机通信，通过流量卡实现将电脑与控制端系统远程连接起来，数据透传与边缘采集和计算，从而达到远程控制的目的，模块整体框图如图2所示[3]。

图2 模块整体框图

3 系统实现

3.1 硬件搭建

根据图1所示控制系统拓扑图搭建系统硬件配置，中间以交换机为界，进行各种数据转换和发送，通过以太网、串口、网关和无线等进行通信连接，构建成一整套系统。此系统具有很强的稳定性。

3.2 软件配置

软件配置在三菱GX-Works 2软件中实现，在将CC-LINK网络与连接目标配置好之后，如图3所示将通信连接设置好。计算机侧选择Ethnmet Board，可编程控制侧选择Ethemet Module，其他站指定选择Other Station，网络通信路径选择Ethemet。在这些参数配置好之后，按“通信测试”按钮，系统提示“通信连接OK”，则表示其与远程系统成功连接。

图3 软件参数配置图

3.3 远程控制端

远程控制端画面设置如图4所示。

图4 远程控制端设置画面

4 有人云物联网平台

该平台提供了安全可靠的设备连接通信能力，支持各种设备和通信协议，可以自定义每个变量并且可输出报警。此外还具有方便快捷的设备管理功能和清晰的管理界面，支持边缘采集和边缘计算，即设备连接到网关后，可以实现设备数据的采集、流转、存储、分析和上报设备数据至云端，如图5所示。

远程控制端通过4G模块、GPS实现和与远程设备的通信，将程序和画面实时发送到现场控制器中，实现现场设备数据监控、程序上下载和故障报警等功能，为用户提供一种简单可靠的工业互联网数据远程传输方案。其设备主要包括：设备远程监控、数据读写、设备联动、故障报警、历史数据记录、设备流量监控、视频监控和云端组态；用户可通过电脑随时随地了解现场设备状态。在云组态启用设备之后便可通过远程连通现场控制器，进而实现对现场设备的远程监控。

图5 边缘采集画面

5 结论

随着物联网计算机网络安全与远程控制技术的更新，物联网技术未来的应用范围会越来越广，对现代社会发展所起的促进作用越来越大。为此，应用物联网计算机网络安全与远程控制技术，要认清其技术特点和优势，在获取资源共享和数据传输便利条件的同时，也要加强对网络安全和远程控制的重视，不断创新技术应用，优化操作流程，提高技术稳定性和安全性，保持持久动力，进而推动物联网技术的进一步创新发展，为社会提供更多、更优质服务。