PLC远程监控方法研究

朱丽青

（云南机电职业技术学院，云南 昆明 650203）

0 引言

PLC（可编程序控制器）是工业控制系统中的控制器，随着计算机和网络技术的发展、PLC微处理器的使用，特别是单片机大量采用，大大增强了PLC的能力。现在PLC发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使得它在工业控制领域中使用更加广泛[1]。

1 基于单纯网络技术的PLC远程访问

PLC控制系统的正常运行离不开自动化工程师对系统的管理和调试，在项目调试过程中有时因为一个小的编程错误或者传感器信号不稳定等问题，就需要到现场去修改程序或者调整硬件，如果调试工程师离项目地点比较远，有时在省外甚至是国外，到现场去修改程序会导致既耗时间又增加成本。于是工程师们就想办法通过已有的网络技术对PLC系统进行远程的程序修改和调试。

1.1 通过计算机远程桌面控制软件进行PLC远程调试

该方法通过自动化工程师和客户端两边的电脑都安装远程桌面控制软件，客户端的电脑与PLC连接，工程师远程操控客户端电脑实现。类似的软件有QQ远程协助、远程桌面、TEAMVIEWER等，这是远程进行PLC程序修改和调试的最简单且费用最低的方法，前提条件是客户端要有能联互联网的电脑，客户端需要有技术人员将电脑和PLC进行硬件连接。其实该方法是远程对于计算机的访问，并不是直接对远程PLC的访问，只适用于工程师临时使用，因为工程师无法独立完成调试，必须客户端现场人员的配合[2]。

1.2 通过公网IP进行PLC远程访问与调试

正常情况下，PLC接入企业内网，外网是无法访问到内网PLC的，所以要通过互联网远程访问内网中的PLC，需要对路由器进行配置，将内网端口映射到外网端口，即内网穿透，这样工程师的远程电脑通过互联网访问客户端映射到外网的PLC的IP地址，就可以实现对PLC的远程访问和调试。

该方法是通过公网IP进行PLC的远程访问，基于网络技术中的NAT（网络地址转换），将PLC通过路由器的端口映射间接接入公网，该方法使用的前提条件是PLC需要带以太网的功能，同时PLC的编程软件支持以太网的连接，其次客户端的网络IP必须是公网IP。企业网络一般都会有公网IP或者动态域名，公网IP费用高，如果使用动态域名，需要有花生壳或者路由器厂家进行动态域名解析。该方法存在的问题是这种设置相当于将工业设备PLC直接接入到互联网中，安全性不是很高[3]。

1.3 通过虚拟专用网VPN实现PLC远程访问与调试

通过公网IP进行PLC远程访问和调试存在网络安全的隐患，使用虚拟专用网VPN可以解决网络安全问题。虚拟专用网VPN的主要作用是利用公用网络即互联网将多个私有网络或者网络节点进行连接，这样私有网络的通信内容会在公用网络上进行传输，VPN一般会将通信内容进行加密或者压缩。通信过程中通信内容的压缩和解压缩工作会通过通信双方协商好的协议进行，在两个私有网络之间建立VPN通道需要一个专门的过程，这个过程主要依赖于不同的通信协议。一个完整的VPN系统包括VPN服务器、VPN客户端和VPN数据通道。

自动化工程师要远程访问客户端的PLC，工程师的计算机和客户端的PLC分别处于两个不同的私有网络中，完全可以通过建立VPN的方式利用公网进行通信，而且由于VPN的加密技术能够保证通信内容和私人网络的安全。

通过虚拟专用网VPN进行PLC远程访问与调试的方法使用的前提条件是PLC需要带以太网的功能，PLC的编程软件支持以太网的连接，其次需要一个VPN服务器用来接收和验证VPN请求，安装VPN服务器时需要一个固定的IP地址或者使用动态IP时使用花生壳配置一个固定的域名。通过VPN进行远程访问存在的主要问题一方面是VPN费用较高。

2 基于第三方服务器的PLC远程监控

本文第一部分介绍的PLC远程访问，其功能主要是通过因特网实现对PLC内部程序的监控及上下载，为自动化工程师进行PLC控制系统的远程调试和维护提供方便。现在随着物联网技术的快速发展，工程师们通过搭建第三方云平台扩展了PLC远程访问的功能，通过第三方云平台不但能够实现常规的PLC远程监控和程序上下载，设备使用方还能够在手机和PC端通过登录云平台随时观察设备的运行状态，及时进行预警，通过实时查看设备的运行状态，来及时排除故障，提高售后维修的时效性。同时第三方企业可以基于云平台上数据开发微信小程序，通过微信查看设备运行情况，基于手机微信小程序或PC终端的西门子PLC远程监控控制系统能给设备的生产厂家和使用方都带来很大的经济利益[4]。

PLC是通过智能网关接入了第三方云平台，通常智能网关由第三方公司自己开发，智能网关主要进行现场PLC数据采集，有些企业称之为数据采集网关，它可以和PLC通过串口进行RS485通讯也可以通过以太网口进行以太网通信，通过这些端口和各种PLC进行通信和数据采集。智能网关通过4G无线网络或者有线网络与第三方云平台连接进行数据传输。以下基于第三方云平台的功能分析均以广州巨控搭建的第三方云平台为例。

2.1 基于第三方云平台的PLC设备远程维护

工业现场的西门子S7-300PLC以太网方式接入广州巨控智能网关（GRM530远程模块）网口，智能网关上插入4G卡自动联网，现场不需要设置，在工程师站远程电脑上安装GVCOM连接软件，工程师站接入外网，便可以使用PLC编程软件实现远程下载，远程在线监控程序。PLC通过智能网关与第三方云平台通讯时在网络上通常是使用加密压缩的数据流，像VPN一样可以保证通讯数据的安全。PLC程序的远程上下载和在线监控是第三方云平台和系统的基本的功能。

2.2 基于第三方云平台的APP和微信监控

移动互联网越来越普及与便利，工控领域便捷的接入移动网络进行人机交互，是当前工控项目的热点和需求，而多数自动化工程师对于计算机领域的高级语言编程相对陌生，同时还面临着现场需求经常修改的问题，第三方公司通常会提供可组态的APP云平台，工程师可以在云平台上搭建自己的移动APP监控，还可以根据用户的需求随时改动功能界面。工业现场西门子的PLC，通过RS485或者以太网接入智能网关巨控GRM530模块，工程师使用模块配置软件，选择对应的通讯协议，添加PLC寄存器地址，即可登录APP和微信实现监控数据，短信报警。

2.3 基于第三方云平台的通用组态软件远程监控

组态软件用来监控PLC工业现场，具有可视化的人机交互的功能，生产现场常常用组态软件来监控PLC的运行情况。常见的通用组态软件有西门子WINCC、昆仑通态的MCGS、组态王KingWiew等，使用通用组态软件平台，成本低，实施简单，场景搭建容易。通过第三方云平台使用工业组态软件监控全国各地现场工业设备，远程监控电脑只需安装常用的组态软件，连接外网，通过OPC工业标准驱动即可与现场智能网关GRM530终端通讯。通过OPCSERVER，一台电脑可以同时监控多个站点的数据，站点数量没有限制[5]。

3 基于组态软件的PLC远程监控

在刚才基于第三方云平台进行PLC远程监控的方法中可以看到，通过第三方云平台和OPCSERVER可以实现通用组态软件的PLC远程监控（这里的监控不包含PLC程序的远程上下载）。除此之外有些组态软件自身也有网页版本，例如西门子WINCC就可以将已经做好的本地组态监控画面进行WEB发布，通过Wincc WebNavigator或者wincc webUX发布工具进行发布。其中通过WinccWebNavigator发布的画面与现场WINCC具有同样的外观和操作，但是要求远程计算机必须安装客户端，且仅仅支持IE浏览器。通过wincc webUX发布工具无需安装客户端，能在任何浏览器上使用，但是只能实现现场WINCC的部分功能。

4 结语

PLC远程访问和监视已经是现在工业控制领域中重要的发展方向，特别是随着物联网技术的成熟应用，越来越多的企业要求能够对工业控制现场进行实时监控和预警，本文对现有的主要PLC远程访问和监控技术进行了分析和对比，每种方法所要求的软件和硬件条件不同，各有优缺点，成本费用也不同，工程人员可通过项目的具体需求和现有条件进行具体实现方法的选择。