怎样通过4G网络实现PLC远程控制

PLC远程通讯 2022-07-14 3467

描述

随着4G、5G无线网络的快速发展，无线网络通讯越来越稳定，速度越来越快，完全可以满足工业控制对安全、可靠的通讯需求，且无线网络覆盖广，使用方便，流量资费也在大幅下降。随着人工工资快速增长，无人值守、集中监控需求大幅增加。因此工业设备通过4G网络来实现远程控制得到了快速的发展，且稳定性、可靠性完全可以满足常规的使用要求。PLC是一种逻辑可编程控制器，因其可靠稳定，编程相对容易，在工业控制上得到了大规模的运用。本文我们来介绍目前主流PLC如果通过4G网络来实现远程控制的。

一、 PLC的怎么通过4G无线实现远程通讯

1、DTU

PLC最开始是通过GPRS无线网络来实现远程通讯，最早得到运用的是DTU，DTU是通讯方式是类似485通讯modbus协议的透传协议。

DTU使用配置比较麻烦，一般只支持485通讯，协议基本都是MODBUS，不支持各品牌PLC自有协议，还有DTU基本是属于透传，利用上位机系统协议来解析接收数据，数据在网络传输过程中发送没有握手协议，容易受网络干扰丢失数据。

DTU一般需要做上层软件的人员还需要懂modbus协议，做底层硬件的人还需要将PLC协议转为modbus协议，早期的DTU还需要配置网络节点，使用对技术人员要求比较高。还有就是透传协议，采用的是轮询的通讯方式，因此传送数据不能太多，延迟比较大，一般传送周期需要10S左右。

DTU以GPRS通讯的居多，GPRS网络随着4G\5G的大规模商用，有退网风险。但是DTU价格低廉，在对数据实时性和稳定性要求不高的环境可以使用。2、PLC协议网关现在PLC无线远控控制采用协议网关+云的模式比较多，拓扑图如下：

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协议网关就是硬件模块内置了各种品牌的PLC协议，和触摸屏一样，通过上位软件配置，选择通讯协议，建立变量和寄存器的映射，再将配置好的程序下载到网关硬件中。协议网关一般是基于ARM做的系统。厂商已经集成好了各种协议，通讯设置方式也基本和触摸屏、组态软件设置一样，一般做工控的技术人员都熟悉，非常容易上手。协议网关一般都有485、232、网口等多种通讯口，基本上支持市场上所有主流的PLC。

协议网关建立和PLC通讯后，会在自己的处理器内部将变量数据进行处理，形成网络通讯协议，再发4G网络发送给云服务器，或者接收云服务器的命令，在自己处理器内部还原成PLC协议。在数据处理这块，功能强大的网关，会对数据进行打包压缩，并加密，采用非透明传输的模式，减小数据传输流量，并增加网络握手协议和数据重发机制，从而保证数据的安全和可靠。压缩打包技术，能发送更多的数据，且能加快数据发送，一般能做到发送周期在1S以内。

协议网关由于配置简单，且功能强大，在对数据要求比较高的项目广泛采用。本文重点介绍协议网关的工作模式。

二、协议网关机理

第一步：协议网关顾名思义就是带有多种通讯协议，和工控常用的组态软件一样，和PLC对接时，需要选定好对应PLC的通讯协议，并建立变量和PLC寄存进行绑定。因此第一步就是确定PLC的通讯端口，是485,232，还是网口，在选择对应的PLC通讯协议。协议都在已经内置在网关，用户只需要熟悉配置软件，并选择好对应的PLC协议。

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第二步，建立变量，和PLC寄存器关联，变量和寄存器建立一一对应的关系，这个和组态、触摸屏是一样的。将所有需要监控寄存器地址都要建立一个变量关联。

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第三步，变量绑定PLC寄存器后，可以调用这些变量来开发协议网关的一些附属功能，比如短信报警、历史数据、一些数据的计算处理。因为协议网关是一个独立的嵌入式运行系统，自身带很多编程操作功能，可以通过它配套的软件来编写。配套的软件都是人机交换的，都是块的应用，开发公司都已经做成了很好的人机交换界面，使用者只需要熟悉了解配置软件，不需要有太多的编程功底。这都是DTU不具备的。

第四步，进配置好的协议网关的设置程序，下载到网关内部，网关就会按照配置程序封闭运行，自动和网关对应的云平台建立网络通讯，能互发数据。且网关和服务器的数据通讯都是通过压缩和加密的，能有效保证通讯的可靠和安全。硬件网关相当一个黑盒子，实现了PLC协议和网络协议的转换，连接到服务器后，服务器在转为其他标准协议，这个中间协议转换使用者都无需了解，这就大大简化了使用的难度和工作量，是硬件开发者和上位机开发者可以完全脱开，各自做各自的工作。

三、云服务器平台作用

实现PLC远程监控有VPN专网、云服务器等模式。

VPN相当于专网专线，相当在网络运营商租一个专用网络回路，形成一个类似局域网的网络。VPN专网，私密和安全性比较好，但是费用成本很高，VPN需要申请固定IP，每年都需要缴纳不低的年费。

现在采用云服务器的居多。云服务器一般都是采用域名识别的方式，就是硬件终端内置服务器域名，只要连接网络，就直接寻址服务器，并向服务器发送连接需求。服务器收到硬件连接请求后，就打开接口，和硬件保持心跳包连接。服务器是不主动寻找硬件连接的。这种方式无需固定IP，一般协议网关的厂家都提供免费的云服务器。使用方除了缴纳后期运行的流量费用外，无需缴纳服务器的使用费用。且云服务器这种很容易支持私有服务器，将网关的云服务器系统直接装在客户的私有服务器上，并将硬件网关的寻址域名调整一下即可。

云服务器处理功能强大，一般都提供标准的OPC、HTTPS、MQQT等协议接口。使用这可以用组态软件、JAVA、C++、Phyon等软件直接调用云服务器数据来进行二次开发，可以做成远程组态监控、手机APP监控、网页监控。

四、远程端监控系统

PLC数据传到网络后，最终是用来远程监控的。

远程监控系统，小项目一般就用协议网关公司提供的网页监控和手机APP。这种一般都是网关厂家标配，提供配置软件和相关技术支持，配置也很简单，基本都是选着和设置，这个一般工控技术人员在厂家支持下都能独立完成。但是功能一般比较固定，一般都是一些数据显示，控制窗口设置，简单的历史数据报表和曲线，一般都是针对一个硬件。中型项目，很多项目配有中控室，用传统组态做一个数据中心，组态通过OPC协议，通过协议网关设备序列号，和服务器建立通讯连接，获取相应数据通讯，用传统组态的功能实现数据管理，远程控制。大型项目，客户用高级语言开发管理系统，如数据库管理，数据运用分析，通过统计分析，达到客户所需要的目的。这种运用最为灵活，客户完全自己定义数据的展示模式，数据的运用。这种运用也可以直接做成网站模式，客户自我形成云端管理。

审核编辑：汤梓红

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