基于工业物联网技术的远程PLC控制系统设计

2018-03-30王嘉炜邓若飞

科技与创新 2018年6期

王嘉炜，邓若飞

（北京航天试验技术研究所，北京 100074）

在实际生产过程中，PLC系统总是随着工业设备放置在工业现场，甚至跟随产品出售到全国各地。一旦设备运行出现问题或程序需要修改或调试，就需要技术人员到现场进行作业，这大大增加了企业的时间成本和人力成本。

随着网络技术和工业控制的快速发展，远程通过工业物联网对设备系统的控制单元PLC进行程序修改、运行监控的技术也得以发展。本文基于工业物联网技术，设计了一套能够实现PLC远程状态监控、远程下载程序的控制系统，不仅能够保证系统的自动、稳定运行，而且能够提升设备的管理效能，为企业节约成本。

1 远程控制系统的原理与功能

远程PLC控制系统原理图如图1所示。

PLC远程控制系统以云服务器为基础，将PLC、工控触摸屏、远程控制模块等设备通过交换机组建在一个局域网里面，将远程控制模块接入互联网或4G网络，进而接入云平台中。只要用户接入互联网，通过专用地址通道访问到设备所在的网络中，就可以像在现场一样随时随地对PLC进行编程、程序监控，对触摸屏组态界面进行修改和运行监控等操作。在PLC远程监控系统中，云平台会对数据传输的信息加密，并对连入网络的终端进行安全认证和数据访问过滤，防止网络被破解和防止外界接入链接，保证数据的安全性。

图1 远程PLC控制系统原理图

2 控制系统组成

2.1 远程控制系统硬件组成

图2所示为计算机与控制系统通讯成功示意图。控制系统PLC选用西门子S7-200smart系列的CPU SR60型模块，触摸屏选用正知AT7150T型15英寸人机界面，远程控制模块选用金控GC-4G0203W型物联网模块，支持4G、WiFi和有线网络接入方式。将设备接入工业交换机组成局域网。将在物联网模块的卡槽内插入手机或4G流量SIM卡，连接天线后，即可上电操作。

图2 计算机与控制系统通讯成功

2.2 远程控制系统软件配置

将PLC和触摸屏和物联网模块的IP地址都设置在同一网段，注意各设备的IP地址不能相互冲突；用模块特定的账号、密码登录物联网模块配置软件RemoteAccess，设置模块与设备所在局域网之间的连接方式，添加设备地址。设置虚拟IP地址并校验后，即可开始进行远程连接，当物联网模块“连接状态”指示灯显示为绿色时，说明通信通道创建成功，至此，本地电脑与远程PLC/HMI等控制器的通道已经建立成功。打开PLC/HMI等编程平台，即可对远程PLC/HMI等控制器进行远程维护、上下载程序、在线监控等操作。

3 远程控制系统的优势

基于工业物联网技术的PLC远程控制系统结合现代信息处理技术和无线网络技术进行模块化平台的远程控制，支持PLC和HMI屏幕远程监控、远程调试、远程下载。与传统控制系统相比，具有以下优势。

3.1 兼容性

远程控制系统能够兼容西门子、三菱、台达等主流PLC，操作简单方便。在实际应用中，支持4G、WiFi、以太网、串口RS485等标准通信方式，满足各种场合、各类设备的应用要求。

3.2 实时性

设备往往分布在不同的地区。控制系统需要进行参数调整或出现故障时，无法第一时间赶到现场修理，人工和时间都消耗不起。远程控制系统可以保证设备24 h在线，令技术人员有效地对远在千里之外的现场进行管控，实现工业物联网保障，在第一时间排除故障，提高售后维修的时效性。

3.3 经济性

远程控制系统能给设备的制造方和使用方都带来很好的经济效益。设备使用方能及时对设备故障进行排除，提高了设备运行的可靠性，避免设备故障带来不必要的损失。设备厂商或系统服务商能够运用信息化的方式实现远程诊断和维护，可以大大地节省工程师的出差成本，更好地实现人力调配。对于工程师而言，可以减少出差的次数，不需要再为修改程序而长途奔波。