ＰＬＣ有線(xiàn)及無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程控制方案 手機(jī)遠(yuǎn)程控制PLC

　　摘要：不論是OEM的用戶(hù)還是使用PLC客戶(hù)，都希望能夠通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)對(duì)PLC控制進(jìn)行診斷，因?yàn)檫@樣可以減少工程師到現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間和費(fèi)用，在節(jié)約大量的人力和物力的成本的同時(shí)也能為客戶(hù)提供更為快捷的服務(wù)，及時(shí)減少客戶(hù)的損失，這樣，PLC有線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程控制是迫切需要解決的問(wèn)題。本文中提出了幾種適用于SIEMENSPLC遠(yuǎn)程控制訪問(wèn)的方案，并詳細(xì)分析與討論了網(wǎng)絡(luò)配置、路由器配置、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)（VPN）連接的建立、PLC站的組態(tài)、遠(yuǎn)程連接的實(shí)現(xiàn)方法、對(duì)幾種適用于SIEMENSPLC遠(yuǎn)程控制訪問(wèn)的方案的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，供選用時(shí)參考。
　　關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)配置；VPN連接；CDMA/GPRS；ADSL；路由器
　　中圖分類(lèi)號(hào)：TP393.04 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　
　　1 基于Modem撥號(hào)的TeleService
　　
　　1.1 網(wǎng)絡(luò)配置方案
　　該方案實(shí)際上是SIEMENS PLC遠(yuǎn)程訪問(wèn)的標(biāo)準(zhǔn)配置，即工程師站（ES）和遠(yuǎn)程的PLC站之間是通過(guò)Modem撥號(hào)進(jìn)行連接的，這樣，只要在兩端各放置一個(gè)Modem，通過(guò)TS-Adapter連接到PLC CPU的MPI口，需要時(shí)可以進(jìn)行撥號(hào)連接，通過(guò)MPI進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)。配置圖如下：
　　
　　圖1 基于Modem撥號(hào)的TeleService網(wǎng)絡(luò)配置圖
　　1.2 該方案需要的軟／硬件
　　硬件：兩根電話(huà)線(xiàn)，兩個(gè)串口Modem，一個(gè)TS-Adapter
　　軟件：SIEMENS TeleService 軟件（STEP7軟件在本文中是默認(rèn)必須的，不再單獨(dú)提及）
　　1.3 優(yōu)點(diǎn)
　　配置簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，無(wú)需額外的硬件卡件，如PC機(jī)上只需要有串口，PLC站則只需要CPU上的MPI（或Profibus）口即可。
　　1.4 缺點(diǎn)
　　連接速度受限，只是撥號(hào)上網(wǎng)的速度，容易出現(xiàn)連接中斷的現(xiàn)象。而且撥號(hào)上網(wǎng)的方式目前已經(jīng)逐步被寬帶所取代。
　　
　　2 基于互聯(lián)網(wǎng)的TeleService
　　
　　2.1 有線(xiàn)連接方式
　　在互聯(lián)網(wǎng)上想要訪問(wèn)到某一個(gè)設(shè)備就需要知道該設(shè)備的IP地址，而該設(shè)備想要被訪問(wèn)也需要有一個(gè)IP地址，即在整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)上，要想訪問(wèn)到某一個(gè)PLC站，就需要該站有一個(gè)在互聯(lián)網(wǎng)上能被訪問(wèn)到的IP地址。互聯(lián)網(wǎng)上的IP地址一般有兩種，即固定（靜態(tài)）IP地址和動(dòng)態(tài)IP地址。
　　IP地址需要向當(dāng)?shù)氐腎SP申請(qǐng)得到。固定（靜態(tài)）IP地址由于資源有限，因而申請(qǐng)和使用的費(fèi)用較高，而為每個(gè)PLC站申請(qǐng)一個(gè)固定（靜態(tài)）IP地址顯然是不可能的。因而靠固定（靜態(tài)）IP地址進(jìn)行大量PLC設(shè)備的遠(yuǎn)程訪問(wèn)顯然是不經(jīng)濟(jì)的。相比之下使用動(dòng)態(tài)IP地址的互聯(lián)網(wǎng)接入方式就顯得較為實(shí)際。例如目前國(guó)內(nèi)較為流行的ADSL寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)方式，在此，重點(diǎn)討論的這種方式。
　　2.1.1 虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)（VPN）連接的建立
　　虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)（VPN）是專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，它包括的鏈接跨Internet這樣的共享或公用網(wǎng)絡(luò)。使用VPN，可以用模擬點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專(zhuān)用鏈接的方式通過(guò)共享或公用網(wǎng)絡(luò)在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)。既將一些相互連接的設(shè)備組成一個(gè)虛擬的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)來(lái)管理。這樣，對(duì)于每一個(gè)PLC站，我們都可以把他們和工程師站（ES）建立一個(gè)VPN，從而使用工業(yè)以太網(wǎng)來(lái)對(duì)PLC站進(jìn)行訪問(wèn)。
　　2.1.1.1 VPN連接建立的兩種形式
　　1.遠(yuǎn)程用戶(hù)連接：遠(yuǎn)程用戶(hù)直接連接到VPN服務(wù)器，通過(guò)VPN服務(wù)器可以訪問(wèn)VPN服務(wù)器或VPN服務(wù)器所連接的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)然在連接的時(shí)候客戶(hù)必須向服務(wù)器驗(yàn)證自己的身份。見(jiàn)圖2。
　　
　　圖2 連接VPN服務(wù)器
　　2.路由器到路由器的連接：與上面的連接方式不同，這種VPN連接是通過(guò)路由器與路由器之間建立的。當(dāng)然使用路由器專(zhuān)用的客戶(hù)端軟件也可以實(shí)現(xiàn)客戶(hù)機(jī)同路由器之間直接建立VPN連接。見(jiàn)圖3。
　　
　　圖3 通過(guò)路由器建立VPN連接
　　對(duì)于遠(yuǎn)程用戶(hù)直接連接到VPN服務(wù)器的方式比較適用于用戶(hù)登陸企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，企業(yè)員工無(wú)論在什么地方總可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)登陸到公司總部的服務(wù)器，訪問(wèn)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，但對(duì)于遠(yuǎn)程診斷功能似乎有點(diǎn)興師動(dòng)眾了，因?yàn)檫h(yuǎn)程診斷并不需要企業(yè)建立一個(gè)大型的服務(wù)器來(lái)管理這些設(shè)備，只是在某一設(shè)備出了問(wèn)題才需要建立臨時(shí)的連接，之后該連接可以中斷，因而相比之下，在路由器之間建立VPN連接顯得更為靈活和簡(jiǎn)便，而且投資小，無(wú)需進(jìn)行VPN服務(wù)器等固定資產(chǎn)的投入，更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
　　至于以太網(wǎng)的接入方式，目前國(guó)內(nèi)比較流行的是ADSL，用戶(hù)只需向當(dāng)?shù)氐碾娦挪块T(mén)申請(qǐng)即可，而且費(fèi)用和帶寬可以靈活選擇，例如申請(qǐng)1兆帶寬的ADSL，選擇包月上網(wǎng)，費(fèi)用150元/月，也可以選擇20小時(shí)上網(wǎng)，費(fèi)用為24.5元，十分便宜。
　　下面我們通過(guò)一個(gè)實(shí)際的例子對(duì)該方式進(jìn)行說(shuō)明。
　　配置圖如下（圖4）：
　　
　　圖4 ADSL TeleService 配置圖
　　所需的硬件為：兩根電話(huà)線(xiàn)， 兩個(gè)ADSL的modem ，兩個(gè)寬帶路由器 ，一個(gè)工程師站（ES），一個(gè)PLC站（帶以太網(wǎng)CP卡）。軟件則除了STEP7以外沒(méi)有任何額外的要求。
　　對(duì)于有線(xiàn)電話(huà)的用戶(hù)申請(qǐng)ADSL服務(wù)后會(huì)得到自己的賬戶(hù)信息，即用戶(hù)名和密碼，ADSL的設(shè)備由一般由ISP提供。
　　路由器應(yīng)該選擇支持寬帶和VPN功能的，在本文中我們選擇Linksys的一款型號(hào)為BEFSX41的路由器。該款路由器有1個(gè)Internet口，用于連接ADSL modem ，4個(gè)普通交換機(jī)的接口，用于連接本地局域網(wǎng)設(shè)備，如ES站，PLC站等。
　　2.1.2 路由器的配置
　　1.首先需對(duì)兩個(gè)路由器分別進(jìn)行配置：將網(wǎng)線(xiàn)連至路由器的局域網(wǎng)口，在IE瀏覽器中輸入路由器的默認(rèn)出廠設(shè)置的IP地址：192.168.1.1，鍵入用戶(hù)名和密碼（默認(rèn)均為“admin”）即可進(jìn)入路由器的配置界面（見(jiàn)圖5）。
　　
　　圖5 路由器的配置界面
　　2.在“Setup‘Basic Setup’Internet”下，選擇以太網(wǎng)連接類(lèi)型：PPPoE，用戶(hù)名和密碼是用戶(hù)所申請(qǐng)的ADSL的用戶(hù)名和密碼，并且選擇“Keep Alive”選項(xiàng)（圖6）。這樣，路由器即可自動(dòng)通過(guò)ADSL的賬戶(hù)登陸互聯(lián)網(wǎng)。
　　
　　圖6 路由器的ADSL登陸設(shè)置
　　3.對(duì)于本地網(wǎng)段的設(shè)置，可以設(shè)置其中一個(gè)路由器的（以下簡(jiǎn)稱(chēng)R1）IP地址為192.168.1.1，本地局域網(wǎng)IP地址池為從192.168.1.100開(kāi)始的50個(gè)地址，即192.168.1.100~192.168.1.149，子網(wǎng)均為掩碼255.255.255.0。選擇使能本地的DHCP Server。設(shè)置完成后注意“Save Setting”。（圖7）
　　
　　圖7 路由器的本地網(wǎng)絡(luò)設(shè)置
　　在另外一個(gè)路由器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)R2）上的設(shè)置是一樣的，只是R2的PPPoE設(shè)置為第二個(gè)ADSL的賬戶(hù)的用戶(hù)名和密碼，且可以將R2的IP地址設(shè)置為192.168.2.1，地址池為從192.168.2.100開(kāi)始的50個(gè)地址，即192.168.2.100~192.168.2.149，子網(wǎng)均為掩碼255.255.255.0。同樣可以選擇使能R2本地的DHCP Server。設(shè)置完成后注意“Save Setting”。
　　4.由于通過(guò)ADSL登陸互聯(lián)網(wǎng)后每次得到的IP地址為動(dòng)態(tài)IP地址，因而需要使用DDNS（動(dòng)態(tài)域名服務(wù)）來(lái)對(duì)路由器的IP地址進(jìn)行解析，這可以通過(guò)在DDNS服務(wù)器上注冊(cè)得到。由于Linksys產(chǎn)品可以支持“PeanutHull”域名服務(wù)器，因而選擇在該服務(wù)器上申請(qǐng)了域名。這里我們使用slc010作為注冊(cè)名稱(chēng)申請(qǐng)到兩個(gè)域名：slcbj01.省略和slcbj02.省略。
　　打開(kāi)“Setup‘Basic Setup’DDNS”，將注冊(cè)時(shí)域名時(shí)的用戶(hù)名和密碼也需要添加在DDNS參數(shù)設(shè)置中。如注冊(cè)時(shí)所用的名稱(chēng)為：slc010（見(jiàn)圖8）。R2可以使用相同的用戶(hù)名，但最好重新申請(qǐng)一個(gè)不同的名字。
　　
　　圖8 DDNS的設(shè)定
　　5.設(shè)置VPN的連接。
　　打開(kāi)“Security’VPN”，選擇使能VPN Tunnel ，設(shè)置名稱(chēng)為VPN，R1的本地網(wǎng)地址為192.168.1.0網(wǎng)段，子網(wǎng)掩碼255.255.255.0（見(jiàn)圖9）。
　　
　　圖9 添加VPN通道
　　相對(duì)于R2來(lái)講，R1的“Remote Security Group”是指R2的網(wǎng)段地址，即：192.168.2.0，子網(wǎng)掩碼255.255.255.0。（圖10）
　　
　　圖10 設(shè)定動(dòng)態(tài)域名及數(shù)據(jù)加密
　　而對(duì)于“Remote Security Gateways”選項(xiàng)來(lái)講，這里R1選擇的是“FQDN”，而R2選擇“Any”即可，這樣連接VPN時(shí)，由R1作為Client端來(lái)連接R2。
　　“Fully-Qualified Domain” 中的域名為“slcbj02.省略”。該域名即為申請(qǐng)到的DDNS的動(dòng)態(tài)域名。R2的域名為“slcbj01.省略”，與R1不同。
　　對(duì)于數(shù)據(jù)密鑰的設(shè)定，R1和R2的設(shè)定必須相同�！癆dvanced Setting”也必須相同（圖11），且“Pre-shared Key”不能為空。
　　
　　圖11 數(shù)據(jù)密鑰的高級(jí)設(shè)置
　　6.當(dāng)“Save Setting”后，兩個(gè)路由器可以自動(dòng)撥號(hào)，通過(guò)各自的ADSL賬號(hào)連接到互聯(lián)網(wǎng)上，且R1自動(dòng)連接R2，建立VPN通道�？梢酝ㄟ^(guò)狀態(tài)檢測(cè)來(lái)觀察連接的情況。
　　
　　圖12 檢查連接狀態(tài)
　　7.PLC站的組態(tài)
　　首先要對(duì)PLC站進(jìn)行組態(tài)。如圖13，設(shè)定PLC站以太網(wǎng)的IP地址，由于PLC站連接在R2后面，因而它的IP地址應(yīng)該設(shè)定在192.168.2.100~192.168.2.149之間，且選擇“Use router”選項(xiàng)，添加路由器R2的IP地址192.168.2.1。
　　
　　圖13 PLC站的以太網(wǎng)參數(shù)設(shè)置
　　8.將參數(shù)下載保存在PLC站后，將PLC站連接在R2后。當(dāng)VPN的連接建立時(shí)，連接在R1后的ES站可以通過(guò)STEP7（包括WinCC等）對(duì)遠(yuǎn)端的PLC站進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)。（見(jiàn)圖14）
　　
　　圖14 STEP7 / WinCC 通過(guò)ADSL訪問(wèn)遠(yuǎn)程PLC站的在線(xiàn)、運(yùn)行畫(huà)面
　　2.2 無(wú)線(xiàn)方式（CDMA/GPRS）建立VPN
　　在某些場(chǎng)合可能沒(méi)有電話(huà)線(xiàn)，或者如果用戶(hù)希望隨時(shí)隨地都可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行診斷，這樣通過(guò)有線(xiàn)電話(huà)撥ADSL建立VPN的方式則會(huì)受到限制，此時(shí)用戶(hù)可以考慮采用無(wú)線(xiàn)通訊的方式建立VPN。
　　這里的無(wú)線(xiàn)通訊VPN的方式需要通過(guò)支持無(wú)線(xiàn)通訊（如GPRS/CDMA）的寬帶路由器來(lái)完成，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缦聢D（圖15、16）
　　
　　圖15 通過(guò)無(wú)線(xiàn)寬帶路由器建立VPN
　　
　　在圖15中，我們可以通過(guò)兩個(gè)無(wú)線(xiàn)路由器來(lái)建立一個(gè)VPN的通道：此時(shí)，將支持GPRS或CDMA的SIM卡分別插在兩個(gè)Router中（SIM卡開(kāi)通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)須向當(dāng)?shù)氐囊苿?dòng)通信部門(mén)申請(qǐng)），這樣，通過(guò)設(shè)置該Router就可以像有線(xiàn)ADSL一樣在兩個(gè)Router之間建立一個(gè)VPN通道，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程連接。
　　
　　圖16 通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡和寬帶路由器建立VPN
　　在圖16中，我們可以通過(guò)一個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡和路由器來(lái)建立VPN的通道：將支持GPRS或CDMA的SIM卡分別插在網(wǎng)卡和Router中，通過(guò)該Router制造商提供的VPN客戶(hù)端軟件，可以將該移動(dòng)PC同無(wú)線(xiàn)Router之間建立VPN的連接，從而實(shí)現(xiàn)在沒(méi)有電話(huà)線(xiàn)或工程師站是可移動(dòng)的情況下對(duì)某固定設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。
　　CDMA無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)最高速率可達(dá)153.6Kbps，穩(wěn)定狀態(tài)下的速率可在70K-80K左右，是普通撥號(hào)上網(wǎng)的3倍以上。GPRS上網(wǎng)的峰值速率為115.2Kbit/s，平均上網(wǎng)速率在20-30Kb。上述兩者提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的方式不同，CDMA傳輸速率依賴(lài)無(wú)線(xiàn)環(huán)境程度不大；而GPRS的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與話(huà)音業(yè)務(wù)共用同一信道，如果網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)數(shù)量增加到一定程度，可導(dǎo)致每個(gè)GPRS用戶(hù)使用的帶寬進(jìn)一步降低，因而，基于CDMA網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)業(yè)務(wù)在速度和穩(wěn)定性等方面優(yōu)于GPRS。
　　當(dāng)然，這樣的連接速度是無(wú)法與有線(xiàn)ADSL相比的，但為了滿(mǎn)足特定環(huán)境下的特定用戶(hù)的需求，不失為一種解決方案。
　　
　　3 總結(jié)
　　
　　以上，討論了對(duì)PLC站進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)的幾種方式，可以說(shuō)各種方式都有其應(yīng)用的場(chǎng)合，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，也可以混合使用。比如，如果CP343－1或CP443－1出現(xiàn)問(wèn)題而無(wú)法通訊的話(huà)，基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程診斷功能就要受限，這時(shí)只能通過(guò)TS－Adapter直接連接CPU來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，總之，我們講遠(yuǎn)程診斷的宗旨就是能夠以最低的成本完成對(duì)PLC設(shè)備的遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)。

相關(guān)熱詞搜索：遠(yuǎn)程控制 方案 PLC ＰＬＣ有線(xiàn)及無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程控制方案 三菱plc遠(yuǎn)程通訊模塊 plc遠(yuǎn)程通信模塊