基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的遠(yuǎn)程PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王嘉煒，鄧若飛

（北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所，北京 100074）

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，PLC系統(tǒng)總是隨著工業(yè)設(shè)備放置在工業(yè)現(xiàn)場，甚至跟隨產(chǎn)品出售到全國各地。一旦設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)問題或程序需要修改或調(diào)試，就需要技術(shù)人員到現(xiàn)場進(jìn)行作業(yè)，這大大增加了企業(yè)的時(shí)間成本和人力成本。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和工業(yè)控制的快速發(fā)展，遠(yuǎn)程通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)設(shè)備系統(tǒng)的控制單元PLC進(jìn)行程序修改、運(yùn)行監(jiān)控的技術(shù)也得以發(fā)展。本文基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套能夠?qū)崿F(xiàn)PLC遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控、遠(yuǎn)程下載程序的控制系統(tǒng)，不僅能夠保證系統(tǒng)的自動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行，而且能夠提升設(shè)備的管理效能，為企業(yè)節(jié)約成本。

1 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的原理與功能

遠(yuǎn)程PLC控制系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

PLC遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)以云服務(wù)器為基礎(chǔ)，將PLC、工控觸摸屏、遠(yuǎn)程控制模塊等設(shè)備通過交換機(jī)組建在一個(gè)局域網(wǎng)里面，將遠(yuǎn)程控制模塊接入互聯(lián)網(wǎng)或4G網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而接入云平臺(tái)中。只要用戶接入互聯(lián)網(wǎng)，通過專用地址通道訪問到設(shè)備所在的網(wǎng)絡(luò)中，就可以像在現(xiàn)場一樣隨時(shí)隨地對(duì)PLC進(jìn)行編程、程序監(jiān)控，對(duì)觸摸屏組態(tài)界面進(jìn)行修改和運(yùn)行監(jiān)控等操作。在PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，云平臺(tái)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒓用埽?duì)連入網(wǎng)絡(luò)的終端進(jìn)行安全認(rèn)證和數(shù)據(jù)訪問過濾，防止網(wǎng)絡(luò)被破解和防止外界接入鏈接，保證數(shù)據(jù)的安全性。

圖1 遠(yuǎn)程PLC控制系統(tǒng)原理圖

2 控制系統(tǒng)組成

2.1 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)硬件組成

圖2所示為計(jì)算機(jī)與控制系統(tǒng)通訊成功示意圖。控制系統(tǒng)PLC選用西門子S7-200smart系列的CPU SR60型模塊，觸摸屏選用正知AT7150T型15英寸人機(jī)界面，遠(yuǎn)程控制模塊選用金控GC-4G0203W型物聯(lián)網(wǎng)模塊，支持4G、WiFi和有線網(wǎng)絡(luò)接入方式。將設(shè)備接入工業(yè)交換機(jī)組成局域網(wǎng)。將在物聯(lián)網(wǎng)模塊的卡槽內(nèi)插入手機(jī)或4G流量SIM卡，連接天線后，即可上電操作。

圖2 計(jì)算機(jī)與控制系統(tǒng)通訊成功

2.2 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)軟件配置

將PLC和觸摸屏和物聯(lián)網(wǎng)模塊的IP地址都設(shè)置在同一網(wǎng)段，注意各設(shè)備的IP地址不能相互沖突；用模塊特定的賬號(hào)、密碼登錄物聯(lián)網(wǎng)模塊配置軟件RemoteAccess，設(shè)置模塊與設(shè)備所在局域網(wǎng)之間的連接方式，添加設(shè)備地址。設(shè)置虛擬IP地址并校驗(yàn)后，即可開始進(jìn)行遠(yuǎn)程連接，當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)模塊“連接狀態(tài)”指示燈顯示為綠色時(shí)，說明通信通道創(chuàng)建成功，至此，本地電腦與遠(yuǎn)程PLC/HMI等控制器的通道已經(jīng)建立成功。打開PLC/HMI等編程平臺(tái)，即可對(duì)遠(yuǎn)程PLC/HMI等控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)、上下載程序、在線監(jiān)控等操作。

3 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的優(yōu)勢

基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的PLC遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)結(jié)合現(xiàn)代信息處理技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行模塊化平臺(tái)的遠(yuǎn)程控制，支持PLC和HMI屏幕遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程調(diào)試、遠(yuǎn)程下載。與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比，具有以下優(yōu)勢。

3.1 兼容性

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)能夠兼容西門子、三菱、臺(tái)達(dá)等主流PLC，操作簡單方便。在實(shí)際應(yīng)用中，支持4G、WiFi、以太網(wǎng)、串口RS485等標(biāo)準(zhǔn)通信方式，滿足各種場合、各類設(shè)備的應(yīng)用要求。

3.2 實(shí)時(shí)性

設(shè)備往往分布在不同的地區(qū)?？刂葡到y(tǒng)需要進(jìn)行參數(shù)調(diào)整或出現(xiàn)故障時(shí)，無法第一時(shí)間趕到現(xiàn)場修理，人工和時(shí)間都消耗不起。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可以保證設(shè)備24 h在線，令技術(shù)人員有效地對(duì)遠(yuǎn)在千里之外的現(xiàn)場進(jìn)行管控，實(shí)現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)保障，在第一時(shí)間排除故障，提高售后維修的時(shí)效性。

3.3 經(jīng)濟(jì)性

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)能給設(shè)備的制造方和使用方都帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)備使用方能及時(shí)對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行排除，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，避免設(shè)備故障帶來不必要的損失。設(shè)備廠商或系統(tǒng)服務(wù)商能夠運(yùn)用信息化的方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)，可以大大地節(jié)省工程師的出差成本，更好地實(shí)現(xiàn)人力調(diào)配。對(duì)于工程師而言，可以減少出差的次數(shù)，不需要再為修改程序而長途奔波。

3.4 設(shè)備穩(wěn)定性和安全性

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)能夠通過及時(shí)排除故障來保證系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，通過對(duì)傳輸過程和數(shù)據(jù)進(jìn)行雙重加密，防止破解和防止外界接入鏈路，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的安全。

4 應(yīng)用情況

本系統(tǒng)目前已在北京多個(gè)小區(qū)的燃?xì)忮仩t供暖系統(tǒng)、固安市政污水處理廠、遵義某工廠污水處理系統(tǒng)中得到應(yīng)用。應(yīng)用過程中操作簡單，安裝調(diào)試方便，滿足了系統(tǒng)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制的需求?？梢灶A(yù)見，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

［1］張琰，李吳松，張荊沙，等.物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下基于PLC的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)，2016（02）：130-134.

［2］劉林，李磊，范昀，等.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的平臺(tái)型工業(yè)網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品研究［J］.信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2015（08）.