基于3G的PLC程序的遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

劉紅壘 王璽聯(lián)

1.煙臺(tái)北方星空自控科技有限公司; 2.煙臺(tái)大學(xué)

引言

在進(jìn)行PLC程序開發(fā)的人員需要經(jīng)常面對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備控制器（PLC）更新程序的問題。以前由于技術(shù)手段的限制和安全的考慮，工程師通常都采用現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)PLC程序的方式，這直接導(dǎo)致了高昂的差旅費(fèi)用和維護(hù)成本，同時(shí)也增加了研發(fā)人員的工作強(qiáng)度。而現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)人員對(duì)電氣控制了解程度不深，有時(shí)反映的現(xiàn)場(chǎng)程序控制情況與實(shí)際有差異，因此電氣研發(fā)師不到現(xiàn)場(chǎng)很難知道機(jī)組程序的實(shí)際運(yùn)行情況。

伴隨著3G網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定和普及，利用3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)被廣泛應(yīng)用了。3G主要指的是移動(dòng)、聯(lián)通、電信所提供的GPRS、CDMA、TD-SCDMA、CDMA2000、WCDMA等，三大運(yùn)營商各自運(yùn)營一個(gè)3G網(wǎng)絡(luò)。

3G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)延時(shí)一般為幾百M(fèi)S,網(wǎng)絡(luò)帶寬一般在1M之內(nèi)。通過3G網(wǎng)絡(luò)能夠與現(xiàn)場(chǎng)PLC 設(shè)備建立通訊連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程修改現(xiàn)場(chǎng)PLC 設(shè)備參數(shù)以及針對(duì)更新PLC 程序。

GPRS 無線傳輸技術(shù)相對(duì)其他技術(shù)如藍(lán)牙、Wi-fi、Zigbee等技術(shù)有著許多無法比擬的優(yōu)勢(shì)，比如前期投入成本低，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積廣闊，時(shí)時(shí)在線，且數(shù)據(jù)傳輸不受地理環(huán)境、氣候、傳輸距離等條件的限制，傳輸速度快，按流量計(jì)費(fèi)等。結(jié)合國內(nèi)3G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋情況以及網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的要求，采用了中國移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行PLC程序的遠(yuǎn)程更新和維護(hù)。

1 總體結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)總體構(gòu)成簡介

PLC遠(yuǎn)程程序更新和維護(hù)系統(tǒng)主要有現(xiàn)場(chǎng)控制終端PLC,遠(yuǎn)程通信模塊，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換，上位機(jī)編程軟件組成。

其中現(xiàn)場(chǎng)控制終端PLC主要是采用松下PLC，通信方式采用232，遠(yuǎn)程通信主要采用GPRS，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換主要是實(shí)現(xiàn)3G無線網(wǎng)絡(luò)和INTERNET網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換，上位機(jī)采用虛擬串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口技術(shù)，完成上位機(jī)和終端PLC的透明傳輸，在上位機(jī)通過運(yùn)行編程軟件FPWINGR實(shí)現(xiàn)程序的下載與上傳。

1.2 系統(tǒng)構(gòu)成功能框圖

圖1

2 硬件方案

無線數(shù)據(jù)傳輸采用深圳市宏電技術(shù)股份有限公司的3G無線數(shù)傳單元DTU實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)中央空調(diào)控制系統(tǒng)采用的是松下FP0系列的PLC,松下FPO PLC設(shè)備具備一個(gè)圓孔的編程口，另外一端是DB9串口232。通過此編程電纜和3GDTU的串口連接。通過編程使3GDTU的串口工作在和松下PLC一致的通信協(xié)議下，在本文測(cè)試中主要采用了9600波特率，奇校驗(yàn)，8為數(shù)據(jù)位，1位停止位的方法。

用松下FPO PLC編程線，圓孔端插在松下的編程口，將另外一端DB9串口232與DTU模塊的232接口交叉相連接。將DTU天線接好，同時(shí)將移動(dòng)的SIM卡插入DTU，接上24VDC，啟動(dòng)DTU，給PLC上電，進(jìn)行程序的上傳與下載測(cè)試。

3 軟件實(shí)現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)中心服務(wù)器軟件

中心服務(wù)器主要采用可靠的具有連接的TCP通信方式, DTU 通過預(yù)先設(shè)定的TCP端口直接訪問中心服務(wù)器的開放的遠(yuǎn)程連接端口，實(shí)現(xiàn)兩者的雙向通信。數(shù)據(jù)中心采用TCP通信能夠保證數(shù)據(jù)能從遠(yuǎn)程PLC穩(wěn)定可靠的上傳到數(shù)據(jù)中心，或者將數(shù)據(jù)中心發(fā)送的指令經(jīng)過DTU到達(dá)終端的PLC, 通過服務(wù)器程序可以順利的實(shí)現(xiàn)將PLC數(shù)據(jù)讀取到指定計(jì)算機(jī)。

中心服務(wù)器和終端數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行的是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，也就是通過DTU將PLC的串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)到達(dá)中心服務(wù)器。

中心服務(wù)器軟件如下圖2所示：

圖2

3.2 上位機(jī)本地通信處理軟件

在本地計(jì)算機(jī)進(jìn)行的通信服務(wù)處理主要是指中心服務(wù)器軟件與虛擬串口軟件之間的轉(zhuǎn)發(fā)與協(xié)議處理。

由于我們的PLC采用的是3線的串口通信，分別是RXD,TXD,GND,而GPRS網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過無線網(wǎng)絡(luò)上傳到上位機(jī)是通過GPRS網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成INTERNET網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的，串口數(shù)據(jù)被DTU首先以GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸，接著進(jìn)入INTERNET網(wǎng)絡(luò)變?yōu)镮NTERNET網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，然后網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)經(jīng)過INTERNET 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入指定的數(shù)據(jù)中心或者指定的具有編程軟件FPWINR的計(jì)算機(jī)，所以首先需要通過軟件編程將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)透明轉(zhuǎn)化成與具體協(xié)議無關(guān)的串口數(shù)據(jù)，此功能是通過虛擬串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口工具TIBBO來實(shí)現(xiàn)的。

如下圖3所示：

圖3

由于是在本地進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和協(xié)議轉(zhuǎn)換，沒有線路干擾或者網(wǎng)絡(luò)擁塞等不利于網(wǎng)絡(luò)通信的因素，在本地進(jìn)行協(xié)議數(shù)據(jù)處理采用UDP協(xié)議進(jìn)行足以滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性需要，同時(shí)UDP是無連接協(xié)議，提高了通信的速率。

4 結(jié)語

分別使用松下PLC FP-X C60T進(jìn)行測(cè)試，上傳和下載都很穩(wěn)定，測(cè)試文件大小736K PLC程序，使用的通信波特率為9600。采用的網(wǎng)絡(luò)是GPRS網(wǎng)絡(luò)。

測(cè)試類別 PLC型號(hào) 文件大小 用時(shí)

本地上傳 C60R 736K 4分鐘

本地下載 C60R 736K 4分鐘

遠(yuǎn)程上傳 C60R 736K 6分鐘

遠(yuǎn)程下載 C60R 736K 6分鐘

經(jīng)過多次測(cè)試驗(yàn)證，采用3G可以穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)PLC程序的遠(yuǎn)程更新和維護(hù)，采用無線通信維護(hù)遠(yuǎn)程機(jī)組程序，對(duì)企業(yè)來說，勢(shì)必能夠減少差旅費(fèi)用；對(duì)客戶來講，勢(shì)必能夠提高服務(wù)質(zhì)量，及時(shí)解決客戶所遇到的控制問題。總之，遠(yuǎn)程維護(hù)PLC程序系統(tǒng)方案的成功實(shí)現(xiàn)，對(duì)機(jī)組維護(hù)具有很重要的意義和廣泛的應(yīng)用前景。

[1]李曉光，駱麗．基于GPRS的遠(yuǎn)程數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[J]．儀器儀表用戶，2005，4

[2]韓斌杰．GPRS原理及其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化．機(jī)械工業(yè)出飯社,2004，2

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[4]深圳宏電 H7710 產(chǎn)品手冊(cè).pdf

[5]廈門四信科技F2603產(chǎn)品手冊(cè).pdf

[6]北京映翰通IR700系列無線路由器用戶手冊(cè)V2.0.pdf