輥涂機PLC 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

張 曉，孫承浩

（江蘇連港皮革機械有限公司，江蘇 連云港 222002）

0 引言

在工業(yè)控制領(lǐng)域，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）的運用已越來越廣泛。采用高度實時性、高可靠性的PLC 通信技術(shù)，成為構(gòu)成高操作性的自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。盡管PLC 給工業(yè)控制帶來了變革，但目前絕大多數(shù)控制系統(tǒng)依然采用較傳統(tǒng)的程序管理模式，即現(xiàn)場上下載、監(jiān)控程序，降低了工作效率。通過PLC 遠(yuǎn)程控制可以方便地修改遠(yuǎn)程PLC 的運行程序，實現(xiàn)上下載功能，還可以通過組態(tài)軟件讀取PLC 的運行參數(shù)，實現(xiàn)對運行狀態(tài)的監(jiān)控[1]。PLC 網(wǎng)關(guān)遠(yuǎn)程管理各地PLC，可以實現(xiàn)PLC 的程序下載、編程、維護(hù)等功能，解決分布在各地的多臺工業(yè)PLC 的現(xiàn)場維護(hù)、控制調(diào)試難題，開源節(jié)流，節(jié)省人力、物力、時間、資源成本，達(dá)到工業(yè)智能化管理。

1 研究準(zhǔn)備

1.1 PLC 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)硬件概述

以輥涂機為例，輥涂機的電氣控制系統(tǒng)采用西門子PLC（200Smart）和觸摸屏；遠(yuǎn)程控制模塊采用廣州巨控電子科技的GRM533 智能控制器。GRM533 智能控制器具有如下功能、特性：

（1）PLC 遠(yuǎn)程下載、上傳，監(jiān)控PLC 梯形圖，支持串口、網(wǎng)口下載；

（2）支持觸摸屏程序、畫面遠(yuǎn)程下載；

（3）電腦聯(lián)網(wǎng)，可以利用組態(tài)軟件遠(yuǎn)程監(jiān)控[2]；

（4）可以實現(xiàn)PLC 與手機互聯(lián)，向手機號發(fā)送短信報警，手機控制，報警提醒信息；

（5）開放式Web 接口，客戶可以自己做網(wǎng)站平臺和App；

（6）抗干擾能力強、穩(wěn)定性好，可直接安裝在含大功率電氣設(shè)備的機柜中；

（7）同時支持局域網(wǎng)和全球范圍內(nèi)的因特網(wǎng)監(jiān)控；

（8）利用成熟的4G 網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)，速度穩(wěn)定，也可采用有線和4G 網(wǎng)冗余。

利用GRM533 遠(yuǎn)程控制模塊，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程下載調(diào)試PLC/HMI 等設(shè)備并協(xié)助現(xiàn)場解決問題，無需固定IP 地址和端口映射；可遠(yuǎn)程調(diào)試現(xiàn)場網(wǎng)口與串口設(shè)備，不同地方設(shè)備PLC 的IP 地址可以相同；支持梯形圖、SCL、FBD 等，完美兼容博途、WPLSOFT 等各種編程軟件；遠(yuǎn)程模塊信息、設(shè)備信息支持一鍵備份到云端，特別適合多設(shè)備廠家維護(hù)管理；可有效解決博途遠(yuǎn)程搜索時廣播包被攔截搜索不到設(shè)備的難題[1]。

1.2 PLC 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的工作方式

PLC 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的傳統(tǒng)方法為：在前端配置一個路由器，中心端配置一個虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（Virtual Private Network，VPN）服務(wù)器，通過VPN技術(shù)，搭建廣域網(wǎng)中的局域網(wǎng)，操作電腦和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以通過WiFi 或者LAN 接入到其中任何一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備，就可以訪問局域網(wǎng)內(nèi)所有的設(shè)備和電腦。這種情況下，需要有一個公網(wǎng)IP 地址或者公網(wǎng)IP地址的端口映射[2]。相對來說，費用會更高，而且VPN 的穩(wěn)定性不能保證。

目前的連接方式是組建遠(yuǎn)程虛擬局域網(wǎng)，不需要再用傳統(tǒng)的VPN 服務(wù)器，不需要固定IP 地址，不需要再做端口映射，在成本上可以省去服務(wù)器的費用，只需要遠(yuǎn)程模塊GRM533與PLC和HMI相連，在遠(yuǎn)程電腦端通過網(wǎng)絡(luò)云服務(wù)器即可實現(xiàn)PLC 遠(yuǎn)程上下載、在線監(jiān)控，方便，簡單，實用。

2 通信設(shè)置

2.1 GRM533 遠(yuǎn)程控制模塊配置

GRM533 模塊在首次使用時需要配置相關(guān)參數(shù)。參數(shù)配置的準(zhǔn)確與否，直接影響是否能成功上下載、監(jiān)控程序[3]。

利用電腦配置模塊的網(wǎng)口IP 地址，首先要保證電腦當(dāng)前的IP 地址和GRM533 的IP 地址在同一個局域網(wǎng)段內(nèi)，然后在電腦的IE 瀏覽器輸入模塊的初始IP 地址“192.168.1.140”，進(jìn)入修改IP 地址的界面。輸入分配的IP 地址“192.168.1.X”，并選擇“網(wǎng)絡(luò)端口用途分配”，點擊“提交修改”“重啟模塊”，即可修改模塊2 個網(wǎng)口的IP 地址為新的地址[4]。

其次，需要配置GRM533 模塊網(wǎng)口連接外網(wǎng)。連接外網(wǎng)有兩種方法：一是GRM533 通過WAN 口接入外網(wǎng)；二是通過WiFi（僅支持2.4 GHz）連接外網(wǎng)。本文僅介紹第二種連接外網(wǎng)的方法（通過WiFi連接），第一種方法不再贅述，相關(guān)參數(shù)按照說明書設(shè)置即可。GRM533 通過WiFi 連接外網(wǎng)的配置步驟如下。

（1）為GRM533 接上直流12～24 V 電源，并插好WiFi 天線。GRM533 僅支持2.4 GHz 頻段的WiFi，不支持5G 頻段。

（2）電腦利用網(wǎng)線直接和GRM533 的網(wǎng)口連接，或者電腦和GRM533 都插入同一交換機。

（3）電腦通過網(wǎng)頁配置GRM533 模塊的WiFi，需要保證電腦的IP 地址和GRM533 的IP 地址在同一個網(wǎng)段內(nèi)。出廠時，GRM533 模塊2 個LAN口的IP 地址均為192.168.1.140，可以將電腦的網(wǎng)絡(luò)IP 設(shè)置為192.168.1.200，子網(wǎng)掩碼設(shè)置為255.255.255.0。

（4）在電腦瀏覽器輸入遠(yuǎn)程控制模塊的IP 地址“192.168.1.140”，即可打開網(wǎng)頁配置界面，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接配置，只需要輸入模塊要連接的WiFi 的名稱和密碼即可。需要注意，WiFi 路由器的名稱和密碼要完全輸入正確，字符區(qū)分大小寫。

（5）WiFi 連接成功后，一般信號強度要求50 dB 以上，方能保證通信的穩(wěn)定性以及實時性。

2.2 PLC 主機的參數(shù)配置

打開GRM533 控制器軟件GRMDev5，在GRM533控制器上選擇smart_S7_200_TCP。SMART200 設(shè)置PLC 的IP“192.168.1.2”，子網(wǎng)掩碼“255.255.255.0”。在SMART-200 下載時，PLC系統(tǒng)模塊需做相應(yīng)配置。在軟件GRMDev5 上GRM533 模塊右鍵新建設(shè)備，IP 地址填寫與PLC的地址“192.168.1.2”，網(wǎng)絡(luò)端口默認(rèn)為“102”。

2.3 遠(yuǎn)端電腦與遠(yuǎn)程控制模塊通信配置工程

通過上述各種設(shè)置方法，建立了遠(yuǎn)程控制模塊與PLC 的內(nèi)部通信。以下將介紹遠(yuǎn)端電腦與遠(yuǎn)程控制模塊的通信方法與步驟。

（1）遠(yuǎn)端現(xiàn)場PLC 等工控設(shè)備使用以太網(wǎng)或串口與PLC 無線通信模塊GRAM533 對應(yīng)接口連接。

（2）無線通信模塊可通過4G、WiFi、以太網(wǎng)等多種方式連接云安全服務(wù)器。

（3）在電腦上安裝GRMDev5 軟件，通過無線通信模塊序號密碼登錄。

（4）在GRMDev5 軟件上，根據(jù)鏈接設(shè)備接口，創(chuàng)建遠(yuǎn)程鏈路。可根據(jù)情況選擇最快的加速服務(wù)器。

（5）使用PLC 或觸摸屏編程軟件，進(jìn)行上下載程序、在線監(jiān)控及診斷。

GRM533 在GRMDev5 里面配置的變量、短信等工程信息，本地電腦可以通過網(wǎng)線直接連接GRM533 下載，也可以在GRM533 模塊連上云服務(wù)器（插卡、WiFi、有線均可）之后，通過網(wǎng)頁直接提交GRMDev5 配置的工程。

（1）用戶提供序號，由巨控電子科技開通遠(yuǎn)程下載功能。遠(yuǎn)程下載模塊需要接入網(wǎng)線到路由器上外網(wǎng)或者插4G SIM 卡上網(wǎng)。

（2）用戶電腦需要能上外網(wǎng)，用遠(yuǎn)程下載密碼（初始為12345678）登錄www.yunplc.com，第一次輸入后系統(tǒng)會提示要求改“遠(yuǎn)程下載密碼”默認(rèn)密碼，密碼必須是8 位或者更多，且必須有字母和數(shù)字。

（3）修改“遠(yuǎn)程下載密碼”完成后，進(jìn)入“設(shè)備管理”，打開“遠(yuǎn)程下載管理”頁面。此時即可以下載西門子PLC 程序文件，也可以看到之前提交的下載文件的完成情況。需要注意的是，*.GRMDAT 文件在GRMDev5 編譯配置時會自動生成*.GRMDAT，如果修改了GRM 工程，一定要在GRMDev5 中點一次編譯按鈕，才會生產(chǎn)新的GRMDAT 文件，之后才能提交。

通常情況下，如果電腦通過路由器上網(wǎng)，可以先用網(wǎng)線將電腦和模塊的網(wǎng)口連接，配置模塊的IP（參考GRM533 網(wǎng)口連接外網(wǎng)配置方法），然后再將模塊的網(wǎng)口通過網(wǎng)線插到路由器上，使模塊接入外網(wǎng)。提供模塊序號給巨控電子科技開通網(wǎng)頁和遠(yuǎn)程下載功能后，在www.yunplc.com 登陸模塊序號密碼即可，然后直接通過網(wǎng)頁下載工程。如果通過4G 上網(wǎng)，也可以提供模塊序號給巨控電子科技開通網(wǎng)頁和遠(yuǎn)程下載功能，然后直接通過網(wǎng)頁下載工程，更加方便[5]。

至此，經(jīng)過設(shè)置、測試，使用遠(yuǎn)端電腦并安裝GRMDev5 軟件和PLC 編程軟件，可以將程序下載到遠(yuǎn)程控制模塊端的PLC 上，成功地建立了遠(yuǎn)程通信。

3 遠(yuǎn)程控制模塊的優(yōu)勢

遠(yuǎn)程控制模塊具有如下優(yōu)勢：

（1）PLC 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能夠使外地的人力資源得到靈活運用，能夠使身處外地的技術(shù)人員通過互聯(lián)網(wǎng)得到遠(yuǎn)程監(jiān)控數(shù)據(jù)信息，開展剖析解決，完成遠(yuǎn)程調(diào)試監(jiān)控；

（2）PLC 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能夠使外地的物質(zhì)資源獲得靈活運用，該技術(shù)的應(yīng)用，能夠使外地應(yīng)急物資資源的共享資源和遠(yuǎn)程控制試驗足以完成；

（3）技術(shù)人員應(yīng)用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，無須親臨極端的現(xiàn)場自然環(huán)境就可以對現(xiàn)場的工作情況展開監(jiān)控，對主要參數(shù)進(jìn)行設(shè)定與調(diào)節(jié)，修補常見故障；

（4）PLC 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的運用，能夠完成現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)信息的迅速集中化和即時收集，得到現(xiàn)場的監(jiān)控器數(shù)據(jù)信息，提供遠(yuǎn)程控制故障檢測的技術(shù)性物質(zhì)條件；

（5）可以在全球任何一個角落，下載、維護(hù)、調(diào)試遠(yuǎn)端的控制系統(tǒng)，可以針對不同品牌的PLC 設(shè)備進(jìn)行下載機制優(yōu)化，快速穩(wěn)定。

4 結(jié)語

本文研究了輥涂機PLC 控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制應(yīng)用方法，利用遠(yuǎn)程控制模塊，成功地將遠(yuǎn)端電腦與現(xiàn)場設(shè)備PLC 連接通信，與之前的現(xiàn)場監(jiān)控模式相比具有更大的優(yōu)勢。