基于工業物聯網技術的遠程PLC控制系統設計

王嘉煒，鄧若飛

（北京航天試驗技術研究所，北京 100074）

在實際生產過程中，PLC系統總是隨著工業設備放置在工業現場，甚至跟隨產品出售到全國各地。一旦設備運行出現問題或程序需要修改或調試，就需要技術人員到現場進行作業，這大大增加了企業的時間成本和人力成本。

隨著網絡技術和工業控制的快速發展，遠程通過工業物聯網對設備系統的控制單元PLC進行程序修改、運行監控的技術也得以發展。本文基于工業物聯網技術，設計了一套能夠實現PLC遠程狀態監控、遠程下載程序的控制系統，不僅能夠保證系統的自動、穩定運行，而且能夠提升設備的管理效能，為企業節約成本。

1 遠程控制系統的原理與功能

遠程PLC控制系統原理圖如圖1所示。

PLC遠程控制系統以云服務器為基礎，將PLC、工控觸摸屏、遠程控制模塊等設備通過交換機組建在一個局域網里面，將遠程控制模塊接入互聯網或4G網絡，進而接入云平臺中。只要用戶接入互聯網，通過專用地址通道訪問到設備所在的網絡中，就可以像在現場一樣隨時隨地對PLC進行編程、程序監控，對觸摸屏組態界面進行修改和運行監控等操作。在PLC遠程監控系統中，云平臺會對數據傳輸的信息加密，并對連入網絡的終端進行安全認證和數據訪問過濾，防止網絡被破解和防止外界接入鏈接，保證數據的安全性。

圖1 遠程PLC控制系統原理圖

2 控制系統組成

2.1 遠程控制系統硬件組成

圖2所示為計算機與控制系統通訊成功示意圖。控制系統PLC選用西門子S7-200smart系列的CPU SR60型模塊，觸摸屏選用正知AT7150T型15英寸人機界面，遠程控制模塊選用金控GC-4G0203W型物聯網模塊，支持4G、WiFi和有線網絡接入方式。將設備接入工業交換機組成局域網。將在物聯網模塊的卡槽內插入手機或4G流量SIM卡，連接天線后，即可上電操作。

圖2 計算機與控制系統通訊成功

2.2 遠程控制系統軟件配置

將PLC和觸摸屏和物聯網模塊的IP地址都設置在同一網段，注意各設備的IP地址不能相互沖突；用模塊特定的賬號、密碼登錄物聯網模塊配置軟件RemoteAccess，設置模塊與設備所在局域網之間的連接方式，添加設備地址。設置虛擬IP地址并校驗后，即可開始進行遠程連接，當物聯網模塊“連接狀態”指示燈顯示為綠色時，說明通信通道創建成功，至此，本地電腦與遠程PLC/HMI等控制器的通道已經建立成功。打開PLC/HMI等編程平臺，即可對遠程PLC/HMI等控制器進行遠程維護、上下載程序、在線監控等操作。

3 遠程控制系統的優勢

基于工業物聯網技術的PLC遠程控制系統結合現代信息處理技術和無線網絡技術進行模塊化平臺的遠程控制，支持PLC和HMI屏幕遠程監控、遠程調試、遠程下載。與傳統控制系統相比，具有以下優勢。

3.1 兼容性

遠程控制系統能夠兼容西門子、三菱、臺達等主流PLC，操作簡單方便。在實際應用中，支持4G、WiFi、以太網、串口RS485等標準通信方式，滿足各種場合、各類設備的應用要求。

3.2 實時性

設備往往分布在不同的地區。控制系統需要進行參數調整或出現故障時，無法第一時間趕到現場修理，人工和時間都消耗不起。遠程控制系統可以保證設備24 h在線，令技術人員有效地對遠在千里之外的現場進行管控，實現工業物聯網保障，在第一時間排除故障，提高售后維修的時效性。

3.3 經濟性

遠程控制系統能給設備的制造方和使用方都帶來很好的經濟效益。設備使用方能及時對設備故障進行排除，提高了設備運行的可靠性，避免設備故障帶來不必要的損失。設備廠商或系統服務商能夠運用信息化的方式實現遠程診斷和維護，可以大大地節省工程師的出差成本，更好地實現人力調配。對于工程師而言，可以減少出差的次數，不需要再為修改程序而長途奔波。

3.4 設備穩定性和安全性

遠程控制系統能夠通過及時排除故障來保證系統的安全、穩定運行。同時，通過對傳輸過程和數據進行雙重加密，防止破解和防止外界接入鏈路，保證了系統運行的安全。

4 應用情況

本系統目前已在北京多個小區的燃氣鍋爐供暖系統、固安市政污水處理廠、遵義某工廠污水處理系統中得到應用。應用過程中操作簡單，安裝調試方便，滿足了系統遠程自動化控制的需求。可以預見，遠程控制系統在工業控制領域具有廣闊的應用前景。

［1］張琰，李吳松，張荊沙，等.物聯網環境下基于PLC的遠程控制系統設計［J］.微電子學與計算機，2016（02）：130-134.

［2］劉林，李磊，范昀，等.基于物聯網技術的平臺型工業網關產品研究［J］.信息技術與標準化，2015（08）.