单机PLC远程信息系统的技术特点及应用

2021-04-20邵彦锟崔洪旺刘金达

水泥技术 2021年2期

邵彦锟，崔洪旺，刘金达

1 基于4G网络技术的远程通讯

目前，在无线网络中，4G最适用于远距离的网络通信，且一般水泥厂厂区均已覆盖4G基站信号。4G是目前世界主流的无线通讯方式，其技术成熟且已得到广泛的应用。4G理论峰值传输速率可以达到下行100Mbps、上行50Mbps，能够满足一般水泥厂的数据采集工作需要。

利用4G网络技术，可以将单机PLC系统内的数据通过加密信道传输到网络云服务器，再通过账户授权的方式将信息及控制点分配给不同层级的用户。此种方式省去了DCS层级繁琐的配置工作，拥有更高的信息获取自由度及更加多样化的控制方式。

2 单机PLC远程信息系统的特点及应用

目前可以采取两种服务器模式实现单机PLC远程信息系统搭建，即“接管服务器”模式和“托管服务器”模式。

2.1 基于“接管服务器”模式的远程信息系统的技术特点及现场应用

2.1.1 技术特点

“接管服务器”模式需在现场PLC柜内加装目前通用的工业4G路由器，将PLC与4G路由器用以太网连接，搭建远程服务器的工业信息采集系统和网络框架，配置参数，使其与现场的4G路由器建立VPN信道，使PLC和服务器置身于同一个虚拟局域网段内，再配置服务器对外访问的接口，即可给用户提供不同的数据访问或数据控制的权限。远程数据监控系统架构见图1。

另外，“接管服务器”模式需自行搭建和维护数据服务器，数据的访问量依托于服务器的承载能力以及服务器所在网络环境的状态。优点是配置自由度高，可拥有服务器端的最高权限；缺点是成本高，配置繁琐，对服务器所在网络环境有一定要求。

2.1.2 现场应用

山东烟台某水泥厂取料机的远程信息监控系统就是应用的“接管服务器”模式，该水泥厂的堆取料机进行了全自动堆取料的升级改造，实现了全程无人值守模式。因为堆取料机属于运动平台，动力电是通过卷盘内的电缆输送，而信号则是通过短距离低频无线信号传输系统与DCS通讯，通讯的数据量有限，无法全面覆盖PLC内的信息。若要实现全自动堆取料过程，则需进行长时间的数据监控及在线调试。为此，我们在该项目中增设了远程控制系统。图2为取料机现场运行实况。

该远程信息监控系统的硬件为315-2PN/DP PLC与工业4G路由器，通过以太网连接。图3为取料机PLC柜内部结构，黑色盒子即工业4G路由器，通过吸附在柜体顶部的4G路由器专用天线完成4G信号的传输。

该系统的服务器设在公司，公司的网络是固定的外网IP，由信息中心的总路由器接入，再经网管系统保护监控，以不同的端口分配给公司内网用户不同的使用权限。内网用户若想通过服务器监控项目PLC内的数据，就需要在网管系统中添加白名单。服务器和现场4G路由器之间搭建PPTP类型的VPN连接，以连通从现场到服务器的链路。再配置服务器的信息采集系统，国产工业SCADA软件如组态王、力控、紫金桥等都配有数据网络发布的功能。以紫金桥软件为例，先配置PLC数据采集的设置和网络数据收发端口以及Web发布端口，再配置服务器的IIS发布功能，激活软件运行平台，经调试后，将现场堆取料机的数据发布上网，用户可通过用户名和密码访问数据。远程监控系统数据平台见图4、图5，取料机现场触屏控制画面见图6，远程监控系统数据平台画面见图7。

图1 远程数据监控系统架构拓扑图

图2 取料机现场运行实况

图3 取料机PLC柜内安装4G路由器

图4 远程监控系统数据平台客户端登陆画面

图5 远程监控系统数据平台

图6 取料机现场触屏控制画面

图7 取料机远程监控系统数据平台界面

2.2 基于“托管服务器”模式的远程信息系统的技术特点及现场应用

“托管服务器”模式使用第三方平台的云服务器接收、发送数据，硬件上PLC与第三方4G远程模块相连，数据经加密信道传输到云服务器端，设备工程师和管理人员可通过手机端APP访问服务器上的数据，或者经由API接口将数据发送到指定位置。这种模式的特点是服务器可全程托管，维护成本低，维护便捷。现已有多个项目应用这种模式进行数据采集。图8、图9是某生料辊压机改造项目远程采集手机APP端展示的数据。