摘要： PLC具有功能強(qiáng)大、操作簡單、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)，使其應(yīng)用幾乎覆蓋了所有工業(yè)控制領(lǐng)域。為了能遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行與報(bào)警信息，可以讓PLC加裝GPRS智能無線數(shù)傳設(shè)備( DTU)，實(shí)現(xiàn)PLC的遠(yuǎn)程監(jiān)控。本方案使用互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器通過無線方式對客戶現(xiàn)場木工機(jī)械設(shè)備上的PLC進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，不受距離和組網(wǎng)的限制。

　　關(guān)鍵詞： 遠(yuǎn)程控制;DTU;臺達(dá)PLC;無線通訊;木工機(jī)械;

　　1 前言

　　當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和現(xiàn)代化水平的不斷提高，木工行業(yè)的發(fā)展突飛猛進(jìn)。尤其是近年來作為國民經(jīng)濟(jì)支柱行業(yè)的房地產(chǎn)迅速崛起，使得人們對于家具的要求越來越高，這就刺激了各種木工行業(yè)的快速發(fā)展。近十年來，木工加工制造業(yè)經(jīng)歷了許多加工控制和自動(dòng)控制的技術(shù)改革。許多應(yīng)用設(shè)備從原始的機(jī)械控制開始，逐漸發(fā)展到結(jié)合機(jī)械結(jié)構(gòu)的繼電器邏輯控制，但是傳統(tǒng)的繼電器控制存在控制效率低，抗干擾性差，設(shè)備故障率高等問題，隨著當(dāng)前自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)逐漸為PLC和變頻器的控制所代替。隨著木工行業(yè)的發(fā)展，相應(yīng)的對于木工機(jī)械設(shè)備的要求越來越高，相應(yīng)的控制難度也越來越高，控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度要求也愈來愈高，并且對于現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程控制要求也越來突出，相應(yīng)的都需要采用針對性的控制方案來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制要。

　　臺達(dá)機(jī)電至今已經(jīng)能為客戶提供PLC控制器、溫度控制器、計(jì)數(shù)器、人機(jī)界面、變頻驅(qū)動(dòng)器、伺服驅(qū)動(dòng)器、數(shù)控系統(tǒng)等一系列產(chǎn)品，可以向客戶提供完善可靠的機(jī)電一體化解決方案。本文基于臺達(dá)產(chǎn)品構(gòu)建了一套先進(jìn)的木工機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了無線方式的遠(yuǎn)程操控且不受組網(wǎng)及距離的限制，值得業(yè)界借鑒并推廣。

　　2 DTU功能特點(diǎn)

　　DTU是指數(shù)據(jù)終端設(shè)備(Data Terminal unit),可以理解為下位GPRS發(fā)射終端，在進(jìn)行通信時(shí)，傳輸數(shù)據(jù)的鏈路兩端肯定存在DTU，在它的作用下對所傳信息進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)整理校驗(yàn)。其設(shè)備如圖1所示。

　　GPRS DTU全稱GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元，在國內(nèi)目前實(shí)際上對它具有更加明確的約定：GPRS DTU是專門用于將串口數(shù)據(jù)通過GPRS 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送的GPRS無線設(shè)備。

　　GPRS DTU的四個(gè)核心功能：

　　1)內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議棧

　　GPRS DTU內(nèi)部封裝了PPP撥號協(xié)議以及TCP/IP協(xié)議棧并且具有嵌入式操作系統(tǒng)，從硬件上，它可看作是嵌入式PC與無線GPRS MODEM的結(jié)合;它具備GPRS撥號上網(wǎng)以及TCP/IP數(shù)據(jù)通信的功能。

　　2)提供串口數(shù)據(jù)雙向轉(zhuǎn)換功能

　　GPRS DTU提供了串行通信接口，包括RS232,RS485,RS422等都屬于常用的串行通信方式，而且GPRS DTU在設(shè)計(jì)上大都將串口數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)成“透明轉(zhuǎn)換”的方式，也就是說GPRS DTU可以將串口上的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TCP/IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳送，而不需要改變原有的數(shù)據(jù)通信內(nèi)容。因此，GPRS DTU可以和各種使用串口通信的用戶設(shè)備進(jìn)行連接，而且不需要對用戶設(shè)備作改動(dòng)。我們做無線連接時(shí)PLC只需要設(shè)置好對應(yīng)串口的波特率相關(guān)參數(shù)就可以了如：115200、8、0、1。遠(yuǎn)程只需要按MODBUS協(xié)議來訪問PLC就可以了。

　　3)支持自動(dòng)心跳，保持永久在線

　　GPRS通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)之一就是支持GPRS終端設(shè)備永久在線，因此典型的GPRS DTU在設(shè)計(jì)上都支持永久在線功能，這就要求DTU包含了上電自動(dòng)撥號、采用心跳包保持永久在線(當(dāng)長時(shí)間沒有數(shù)據(jù)通信時(shí)，移動(dòng)網(wǎng)關(guān)將斷開DTU與中心的連接，心跳包就是DTU與數(shù)據(jù)中心在連接被斷開之前發(fā)送一個(gè)小數(shù)據(jù)包，以保持連接不被斷開)、支持?jǐn)嗑€自動(dòng)重連、自動(dòng)重?fù)芴柕忍攸c(diǎn)。

　　4)支持參數(shù)配置，永久保存

　　GPRS DTU作為一種通信設(shè)備，其應(yīng)用場合十分廣泛。在不同的應(yīng)用中，數(shù)據(jù)中心的IP地址及端口號，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS DTU都應(yīng)支持參數(shù)配置，并且將配置好的參數(shù)保存內(nèi)部的永久存儲器件內(nèi)(一般為FLASH或EEPROM等)。一旦上電，就自動(dòng)按照設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行工作。

　　5)支持用戶串口參數(shù)設(shè)置

　　不同用戶設(shè)備的串口參數(shù)有所不同，DTU連接用戶設(shè)備的串口時(shí)，要根據(jù)用戶設(shè)備串口的實(shí)際參數(shù)對DTU端進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，保證用戶設(shè)備的正常通信和可靠數(shù)據(jù)傳輸。

　　GPRS DTU的擴(kuò)展功能：

　　較為專業(yè)的GPRS DTU還提供一些擴(kuò)展功能，主要包括：支持?jǐn)?shù)據(jù)中心域名解析、支持遠(yuǎn)程參數(shù)配置、遠(yuǎn)程固件升級、支持遠(yuǎn)程短信/電話喚醒、支持本地串口固件升級、提供短信通道、提供DTU在線、離線電平指示等。

　　圖1 遠(yuǎn)程GPRS DTU 設(shè)備

　　3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)由GPRS采集終端PLC、GPRS運(yùn)行網(wǎng)、Internet Server、通信服務(wù)器、及企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)組成。 GPRS采集終端通過串口或模擬量采集通道，采集各點(diǎn)流量計(jì)的瞬時(shí)流量與累計(jì)流量，保存在內(nèi)存中。定時(shí)向Internet Server發(fā)送最新的數(shù)據(jù)。為減少發(fā)送的數(shù)據(jù)次數(shù)，降低運(yùn)行成本，采集終端具有智能判斷功能，在數(shù)據(jù)不變時(shí)(比如無排放流量時(shí)GPRS可一小時(shí)上報(bào)一次，無需頻繁上，RTU控制示意圖如圖2 所示。

　　GPRS按量計(jì)費(fèi)：雖然可以保持永遠(yuǎn)在線，但不必?fù)?dān)心費(fèi)用問題;因?yàn)橹挥挟a(chǎn)生通信流量時(shí)才計(jì)費(fèi)。她是一種面向使用的計(jì)費(fèi)，計(jì)費(fèi)方式更加科學(xué)合理

　　高速傳輸：GPRS最高理論傳輸速度為171.2kbps，目前使用GPRS可以支持40Kbps左右的傳輸速率。

　　圖2 RTU遠(yuǎn)程控制示意圖

　　本文以上海某品牌無線終端和臺達(dá)DVP-10SX為例進(jìn)行說明。該系列產(chǎn)品包括了：GPRS方式，CDMA方式，EDGE方式等產(chǎn)品。這里選擇GPRS方式，232通訊口。該系列產(chǎn)品支持本地設(shè)置和遠(yuǎn)程設(shè)置。系統(tǒng)配置表如表1所示，系統(tǒng)框架如圖3所示。

　　系統(tǒng)配置表

　　圖3 系統(tǒng)框架

　　4 系統(tǒng)安裝調(diào)試流程

測試ZWDTU無線終端需要下列軟件：

　　本地設(shè)置軟件(zwdtuset.exe)、虛擬串口軟件 VSPM.exe、服務(wù)器轉(zhuǎn)串口軟件 zwsvr2ck.exe、網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手。

　　安裝調(diào)試前的準(zhǔn)備步驟：

　　1)將設(shè)備的串口和計(jì)算機(jī)的串口使用串口線連接;

　　2)運(yùn)行本地設(shè)置軟件(zwdtuset.exe )，使用設(shè)備的波特率(設(shè)備初始波特率115200)

　　打開設(shè)備所連接的串口，如“COM1”等;

　　4.1 設(shè)置模式

　　進(jìn)入設(shè)置模式如圖 4所示：(注意：要上電半分鐘之內(nèi)，打開串口進(jìn)入設(shè)置模式)

　　圖4 設(shè)置模式主界面

　　a 打開串口：點(diǎn)可以看到

　　b 進(jìn)入設(shè)置模式：點(diǎn)可以看到提示操作成功：

　　c 基本設(shè)置界面如圖5所示：

　　圖5 基本設(shè)置界面

　　d 獲取ip(獲取你的外網(wǎng)ip)

　　e 設(shè)置端口：(設(shè)置你路由器的端口)

　　f 設(shè)置終端編號：記得要寫成10000000008

　　g 退出設(shè)置模式：(不退出模式，終端上不了線)

　　關(guān)閉軟件。

　　4.2 SIM 卡安裝

　　取放SIM 卡需要先斷電，再進(jìn)行，以免損壞SIM 卡或者設(shè)備。設(shè)備上有一個(gè)指示燈，提供下列狀態(tài)信息。

　　熄滅：關(guān)機(jī)

　　常亮：未注冊到GPRS網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)電話不通

　　慢閃(亮0.2秒，熄2 秒)：注冊到網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)電話能通

　　快閃(亮0.2秒，熄0.6 秒)：通信進(jìn)行中

　　急閃(亮0.1秒，熄0.2 秒)：設(shè)備故障

　　4.3 檢查設(shè)備是否上線

　　打開網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手，如圖3選擇“服務(wù)器模式”--填上你設(shè)置DUT時(shí)寫的端口(默認(rèn)5005)--監(jiān)聽，在發(fā)送區(qū)寫11選擇16進(jìn)制發(fā)送，等幾秒在接受區(qū)能接受到數(shù)據(jù)說明設(shè)備已經(jīng)上線。如圖6所示。

　　圖6 網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手示意

　　4.4 安裝虛擬串口軟件 VSPM.exe

　　新建兩個(gè)虛擬串口如圖：

　　圖7 虛擬串口

串口1編輯—只需要編輯“通用頁”注意端口和之前設(shè)置對應(yīng)起來，如圖8所示。

　　圖8 編輯串口1

　　串口18編輯--只需要編輯“通用頁”。IP地址和端口對應(yīng)好，如圖9所示。

　　圖9 編輯串口18

　　設(shè)置好后退出，讓虛擬串口處于工作狀態(tài)。

　　4.5 運(yùn)行服務(wù)器轉(zhuǎn)串口軟件 zwsvr2ck.exe

　　按圖7設(shè)置好IP、端口號、終端編號一定要是10000000008。啟動(dòng)服務(wù)器就好了，啟動(dòng)后會(huì)顯示在線，如圖10所示。

　　圖10 啟動(dòng)服務(wù)器

　　4.6 DVP-10SX設(shè)置

　　主要是把PLC的232編程口波特率數(shù)設(shè)置和DTU設(shè)置的一樣115200、8、0、1，都采用RTU模式的modbus.下載程序。

　　圖11 PLC程序

　　4.7 DVP-10SX通過無線通訊在線監(jiān)測

　　PLC和DTU通過232串口線連接，請注意檢查接線方式2-3-5，RX-TX交叉對接。

　　打開PLC編程軟件WPLSOFT2.12選擇“通訊設(shè)置”按圖9設(shè)置后確定。然后選擇在線模式就開始通訊。

　　PLC編程軟件的數(shù)據(jù)通過虛擬串口發(fā)出去，然后服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)程序又把虛擬串口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成TCP/IP發(fā)出去，DTU接受到數(shù)據(jù)又轉(zhuǎn)換成232給PLC。因?yàn)槲覀働LC支持標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議，其它組態(tài)軟件只要支持標(biāo)準(zhǔn)modbus協(xié)議就可以直接通過這樣的方式來和我們的PLC實(shí)現(xiàn)無線通訊。如圖12所示。

　　圖12 通訊設(shè)置

　　5 應(yīng)用情況

　　臺達(dá)PLC使用標(biāo)準(zhǔn)modbus協(xié)議，能和多種設(shè)備相兼容，應(yīng)用廣泛。本案例中，木工設(shè)備上使用該方案后，用戶可以很方便的實(shí)現(xiàn)監(jiān)控室PC機(jī)與現(xiàn)場設(shè)備的無線通訊功能，達(dá)到了實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程操作、便捷可靠的目的。

　　6 結(jié)語

　　根據(jù)客戶設(shè)備技術(shù)要求，本木工機(jī)械遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)結(jié)合臺達(dá)PLC、DTU等自動(dòng)化控制產(chǎn)品，為客戶開發(fā)了一套穩(wěn)定可靠的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，受到了客戶和使用單位的充分認(rèn)可，再次證明中達(dá)電通是客戶值得信賴的合作伙伴。運(yùn)行實(shí)踐表明，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，安全可靠，性價(jià)比高，值得業(yè)界同行借鑒和推廣。