基于VPN技术的带式输送机控制系统

马洪才

摘  要：从设备实际生产角度出发，根据设备使用方对设备远程维护的需求，利用现有的网络技术，设计一种基于VPN技术的带式输送机PLC远程通信系统，通过VPN网络技术将数据传输到设置在公司总部的远程工程师站、公司总部的远程工程师站，通过软件可进行远程诊断程序、修改程序、售后维保等服务，即可节省设备供应商的人力和差旅费等成本，也可降低因设备停机造成的成本损失。

关键词：VPN;带式输送机;可编程控制器;远程维护

中图分类号：TD528              文献标志码：A

带式输送机是现代散状物料连续运输的主要设备，被广泛应用在煤炭、冶金、电力、港口等领域，在国民经济中发挥着重要作用。随着科学技术和装备的快速发展，智能化、长距离、大运量、高带速等大型皮带输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是应用于带式输送机的PLC控制与监控技术，提高了带式输送机的运行性能和可靠性。

带式输送机产品已远销国内外，售后服务成本高，响应速度慢等问题越来越突出。目前，自动化程度高的带式输送机的控制方式为中控室集中控制，设备的运行状态监控和故障诊断均在中央控制室内，在设备运行时操作和维护人员需值守在中央控制室内，无法远程监控设备的运行状态并且诊断设备出现各种故障原因;大多数带式输送机的使用用户不具备故障诊断和维护能力，必须生产厂家的专业技术人员到达设备现场才能进行设备故障诊断和维护，无法保证设备的正常生产运行，特别是经济不发达的国家的出口项目，响应速度慢且费用高，大大降低了企业的生产效率，因此迫切需要研制一套可在任意地点利用手机、平板电脑等智能移动设备进行远程监控和故障诊断的带式输送机控制系统。

1 带式输送机的PLC控制系统组成

控制部分是整个带式输送机电气控制系统的核心，通过PLC采集现场的所有信号，经CPU进行程序处理，控制现场的所有设备，并可配置有通信模块，用于通过通信模块与变频器和中控进行通信，实时读取变频器中电机的电流、转速、转矩等数据，并实现在中控室内启动、停止带式输送机和监控带式输送机的各种工作状态以及和带式输送机的上下游设备进行连锁控制以及对带式输送机上辅助设备的控制。

PLC的主要组成部分有导轨、电源模块、中央处理单元模块、信号模块、通信模块。

1.1 中央处理单元模块（CPU）

CPU作为整个PLC的核心，起着总指挥的作用。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。

1.2 信号模块

信号模块是数字量输入模块/数字量输出模块和模拟量输入/模拟量输出模块的总称，他们使不同的过程信号电压或者电流与PLC内部的信号电平匹配。

1.3 电源模块

电源模块用于将交流220 V电源转换成直流24 V电源，供CPU和输入输出模块使用。

1.4 通信模块

通信模块用于与变频器和中控进行通信，实时读取变频器中电机的电流、转速、转矩等数据，并实现在中控室内启动、停止带式输送机和监控带式输送机的各种工作状态以及和带式输送机的上下游设备进行连锁控制。

2 传统的PLC远程通信方式

传统的PLC远程通信的网络连接方式是使用专线把各个站点的设备连接起来，而专线的方式也只能有2种形式：一是通过向当地电信部门申请DDN专线，进行整个系统的连接;二是企业自行向各地分站铺设光纤线路，进行整个系统的连接。这2种方式都需要大量的资金费用，并且还要向当地的相关通信部门进行申请，整个系统运行起来非常烦琐。

3 通过VPN技术建立远程通信方式

3.1 VPN概述

现在随着网络技术的进步，VPN技术的运用，解决了这样实际环境下整套系统的连接问题和数据传输的安全问题，并且最大限度地減少了系统初期的资金投入，同时也降低了系统后期的维护成本。

VPN（Virtual Private Network）虚拟专用网络：指在公共网络（象Internet）上构建临时的、安全的逻辑网络的技术。VPN利用了现有的公共网络资源，从而节省了公司租用运营商跨省、跨海专线的费用。

3.2 VPN的特点

3.2.1 节约成本

VPN网络是在公用Internet数据网络上仿真一条点到点的专线，无须敷设实际的专用长途数据线路，通信成本非常低。

3.2.2 增强的安全性

VPN是加密的，VPN数据包在因特网中传输时，因特网上的用户只看到公用的IP地址，看不到数据包内包括的专有网络地址。

3.2.3 易于访问

用户无论是在外地还是在家中办公，只要能上互联网就能利用VPN访问内网资源，这就是VPN在企业中应用得如此广泛的原因。

3.2.4 网络协议支持

VPN支持最常用的网络协议，这样基于IP、IPX和NetBEUI协议网络中的客户机都可以很容易地使用VPN，这意味着通过VPN连接可以远程运行依赖于特殊网络协议的应用程序。

3.3 系统的组成

控制系统由相应的硬件和软件组成，如图1所示，由传感器、可编程控制系统、VPN通信网络、云综合管理系统、智能监控设备组成，传感器布置在输送机的关键部件上，实时检测输送机电机电流、电机温度、滚筒轴承座温度、电机振动值、滚筒轴承座振动值、胶带跑偏、胶带撕裂等输送机各主要部件的运行状态，可编程控制系统布置在控制室内，将传感器的所有信号都接入可编程控制系统，通过可编程控制系统的预编程序，实时进行带式输送机的运行数据采集与处理、运行监视和报警、控制与调节，并通过智能网关连接到VPN通信网络，将数据传输到位于公司总部的云综合管理平台，云综合管理平台是以云存储为基础构建了一套计算与服务体系，可以为客户提供远程的历史数据存储，并提供智能移动设备的接入及访问机制，客户可通过授权的智能监控设备象手机、平板电脑进行数据接入和访问带式输送机的运行状态和故障记录，并可进行远程控制和故障诊断。

4 结语

与常规输送系统控制系统相比，该设计方案可以使用便携的智能监控设备在任意地点进行监控和控制输送机的运行，并可在任意地点完成远程诊断程序、修改程序、数据分析、优化建议、售后维保、安全预警、实时互动等功能，即可节省设备供应商人力和差旅费等成本，也可节省使用方的设备停机造成的损失成本。

参考文献

[1]郭奕崇，张博，刘丙午.一种基于PLC和VPN技术的远程通信方案探讨[J].物流技术，2009（12）：90-92.

[2]倪梓桐，闫宝瑞.基于PLC和VPN技术的塑料挤出机组远程监控系统[J].中国塑料，2008（10）：95-99.