基于以太网的虚拟串口远程通讯实现

路镇 高源 董彬

莱芜钢铁集团有限公司自动化部钢区维护车间 271104

基于以太网的虚拟串口远程通讯实现

路镇 高源 董彬

莱芜钢铁集团有限公司自动化部钢区维护车间 271104

文章介绍了通过MOXA NPort 5210串口联网服务器作为桥接设备，将AB SLC500的RS-232串口15米的限定范围进行无限拓展，从而实现了异地数据采集、实时生产状态监控与远程系统维护。

MOXA NPort 5210;远程通讯;以太网

MOXA NPort 5210；remote communica；tio nEthernet

前言

随着现代自动化控制技术的发展，计算机在工业上的广泛应用，控制局域网也深入应用到各行各业，利用远程控制技术实现异地维护便成为自动化技术的迫切要求。现行的诸多控制系统，采用单机控制方式已难以满足设备控制的要求，因为往往我们所控制的设备只是整个系统的一个基本单元，它既需要外部输入一些必要的信息，同时也需要向外部输出自身的运行参数和状态。所有这些，都要求我们采用控制网络技术，将众多设备有机地连成一体，以保证整个系统安全可靠地运行。

图1 系统结构框图

1、系统概述及设计原理

1.1 系统总体概述

莱钢集团炼钢厂4＃连铸机的火切机控制系统采用了3套AB SLC500PLC，由于该系统的AB SLC5/04CPU只带有一组9针RS-232串口, 而RS-232串口存在着数据可靠性、通讯距离、端口数量等多个方面的限制。例如，在工业控制等现场环境中，常会有电气噪声干扰传输线路，使用RS-232通讯时经常因外界的电气干扰而导致信号传输错误；其次，在不增加缓冲器的情况下，RS-232通讯的最大传输距离只能达到15米；还有，同1个RS-232端口只能连接1个RS-232通讯设备。而本文设计中引入了MOXA NPort 5210串口设备联网服务器，通过自制的RS-232串口转RJ45接口电缆将这3套AB SLC500PLC连入以太网，实现了异地远程系统控制与维护。

1.2 系统总体设计

本系统主要包括AB SLC500PLC控制系统、MOXA NPort 5210串口设备联网服务器、交换机及远程PC机或远程控制终端。其系统结构框如图1所示。

由图1可见，AB SLC500PLC控制系统通过与MOXA NPort 5210串口设备联网服务器的连接，转接到交换机，从而连入以太网，最终实现了PLC控制系统与远程PC机或远程控制终端的通信。

2、系统具体实现

2.1 RS-232串口简介

RS-232串口是由电子工业协会所制定的异步传输标准接口，通常R S-232接口包括9个引脚 (DB-9) 或是25个引脚 (DB-25)。在通信速率低于20kb/s时，RS-232所直接连接的最大物理距离为15m（50英尺）。

RS-232接口(DB-9)引脚图如图2所示。

图2 RS-232串口

1）：DCD载波检测，主要用于Modem通知计算机其处于在线状态，即Modem检测到拨号音， 处于在线状态。

2）：RXD此引脚用于接收外部设备送来的数据；在使用Modem时，你会发现RXD指示灯在闪烁，说明RXD引脚上有数据进入。

图4 端口参数配置

3）：TXD此引脚将计算机的数据发送给外部设备；在使用Modem时，你会发现TXD指示灯在闪烁，说明计算机正在通过TXD引脚发送数据。

4）：DTR数据终端就绪；当此引脚高电平时，通知Modem可以进行数据传输，计算机已经准备好。

5）：GND信号地；此位不做过多解释。

6）：DSR数据设备就绪；此引脚高电平时，通知计算机Modem已经准备好，可以进行数据通讯了。

7）：RTS请求发送；此脚由计算机来控制，用以通知Modem马上传送数据至计算机；否则，Modem将收到的数据暂时放入缓冲区中。

8）：CTS 清除发送；此脚由Modem控制，用以通知计算机将欲传的数据送至Modem。

9）：RI Modem通知计算机有呼叫进来，是否接听呼叫由计算机决定。

2.2 RS-232串口转RJ45接口介绍

首先按照标准568B进行水晶头制作，将水晶头竖直放置，金属片面向自己，按直通线的接法将8根线放进去压好。

RS-232串口转RJ45接口的电缆连接如图3所示。

经过上面的连接后，通过引入MOXA NPort 5210系列的串口设备联网服务器实现将带有R S-232串口的A B SLC500PLC控制系统接入工业以太网中。MOXA NPort 5210系列的串口设备联网服务器，具有一个10/100MBPS以太网接口和2个RS-232串口接口，支持自动IP设定协议（DHCP，BootP），以及通过Web Browser console手动设置，可让工业串口设备立即连入网络，同时具有标准的TCP/IP 界面和多种操作模式。通用的接口运行模式，提供了TCP Server，TCP Client，和UDP，可确保与使用标准的网络API（Winsock，BSD Sockets）的网络软件的兼容性。通过指定NPort 5210的IP地址和端口号，服务器可以直接透过Socket程序对串口设备进行数据读取和控制。

图3 RS－232串口到RJ45接口的连接图

NPort Administration Suite Ver1. 9是针对串口设备联网服务器的专用软件程序，为最终实现AB SLC500PLC控制系统与远程控制PC机或远程控制终端网络连接提供了必要的驱动和参数设置，该程序使串口设备联网服务器可以随时连入TCP/IP网络。

2.3 远程通讯的实现

用做好的RS-232接口转RJ45接口电缆将SLC500PLC与NPort 5210的Port1口连接，再将N P o r t 5210的10/ 100MBPS以太网接口与交换机或远程PC机连接，使SLC500PLC控制系统接入以太网络。

通过对NPort Administration Suite Ver1.9管理程序的必要设置实现SLC500P L C的以太网通讯。利用程序管理软件中的“S e a r c h”搜索功能会搜索发现Configuration－1Nport其一端口的配置参数信息，如图4。

搜索到的端口包括S e r i a l、Network、IP Address Report、Accessible IPs等多种参数配置，可以根据需要对其进行修改。首先在Serial的配置下对通讯速率进行修改以便提高网络的通讯效率，将Port1波特率修改为19200bytes (约 19. 2kb /s)。为了实现对每套PLC的准确通信，在Netwok的配置下对每台串口设备联网服务器设置一个IP地址，其他参数根据需要进行修改。经过对3台串口设备联网服务器设置使它们共网。

在程序管理软件中打开C O M Mapping，此时Port1和Port2分别被随机分配为C O M 4和C O M 5映射C O M Port， Port1或Port2可以在1～256范围内进行名称赋值修改。

我们需要在远程PC 机上安装Rockwell的通讯软件RSLinx 来实现与NPort Administration Suite Ver1.9管理程序绑定。RSLinx软件是工业通讯的枢纽，它为所有的AB网络提供了完整的驱动程序，通过R S L i n x软件，用户可以通过一个窗口查看所有激活的网络，也可以通过一个或多个通讯接口同时运行任何所支持的应用程序的组合。RSLinx提供最快速的OPC、DDE和Custom C/ C++的接口。RSLinx还能够为用户提供多个网络、本地工作站和D D E/O P C性能诊断工具，便于进行系统维护和故障排错。RSLinx Classic Gateway驱动程序能够完美地支持TCP/IP客户与AB控制器的连接，它也支持与远程O P C进行通讯。

图5 驱动程序配置

在RSLinx Classic Gateway程序中，需进行通讯的驱动程序配置，如图5，使PC机与串口设备联网服务器实现连接，在可用的驱动程序类型中添加RS-232DF1devices驱动程序。对已添加的驱动进行配置，通讯端口选择对应的COM4口，使其与NPort 5210中设置的映射端口C O M 4相对应，设备选择SLC-CH0/Micri/PanelView，波特率选择19200bytes，其他保持默认值。启动连接后，在通信R S w h o中可以看到SLC-5/04CPU，说明此时P C机与A B SLC500PLC通讯成功，已经成功接入符合TCP/IP协议的工业以太网中。

通过如上设计，本系统实现了将3套分散的P L C控制系统，集于一个网络中，现在只需一台远程PC机即可实现对3套PLC的集中控制和维护，改变了以前需要现场一对一的维护模式。

3、结束语

通过MOXA NPort 5210串口设备联网服务器作为桥接设备，将N P o r t Administration Suite Ver1.9管理程序绑定到RSLinx通讯组态软件中，通讯主干网使用单/多模光纤，实现了现场采集数据的不受距离限制的传输、异地数据采集、实时生产状态监控与远程系统维护。应用效果良好，具有较强的推广价值。

[1] (日)宫崎诚一著，陆玉库，于翼译.微型计算机数据传输基础与实践. 北京:人民邮电出版社.1990

[2]胡学林.可编程序控制器教程（提高篇）.北京:电子工业出版社.2005

[3]廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用.重庆:重庆大学出版社.2001

The realization of virtual serial for remote communication based on Ethernet

Luzhen Gaoyuan Dongbin
LaiWu Iron&Steel company Automation department steel district workshop steel-making Station

This paper mainly introduced how to realize the unlimited expansion of RS-232serial belonging to the AB SLC500from the limited scope of 15meters through the network bridge of MOXA NPort 5210. And finally realized the remote data acquisition, real-time production condition monitoring and remote system maintenance.

路镇 男，工程师，现主要从事冶金工业自动化技术的研究与应用。