單機PLC遠程信息系統的技術特點及應用

2021-04-20 12:37:22邵彥錕崔洪旺劉金達

水泥技術 2021年2期

邵彥錕，崔洪旺，劉金達

1 基于4G網絡技術的遠程通訊

目前，在無線網絡中，4G最適用于遠距離的網絡通信，且一般水泥廠廠區均已覆蓋4G基站信號。4G是目前世界主流的無線通訊方式，其技術成熟且已得到廣泛的應用。4G理論峰值傳輸速率可以達到下行100Mbps、上行50Mbps，能夠滿足一般水泥廠的數據采集工作需要。

利用4G網絡技術，可以將單機PLC系統內的數據通過加密信道傳輸到網絡云服務器，再通過賬戶授權的方式將信息及控制點分配給不同層級的用戶。此種方式省去了DCS層級繁瑣的配置工作，擁有更高的信息獲取自由度及更加多樣化的控制方式。

2 單機PLC遠程信息系統的特點及應用

目前可以采取兩種服務器模式實現單機PLC遠程信息系統搭建，即“接管服務器”模式和“托管服務器”模式。

2.1 基于“接管服務器”模式的遠程信息系統的技術特點及現場應用

2.1.1 技術特點

“接管服務器”模式需在現場PLC柜內加裝目前通用的工業4G路由器，將PLC與4G路由器用以太網連接，搭建遠程服務器的工業信息采集系統和網絡框架，配置參數，使其與現場的4G路由器建立VPN信道，使PLC和服務器置身于同一個虛擬局域網段內，再配置服務器對外訪問的接口，即可給用戶提供不同的數據訪問或數據控制的權限。遠程數據監控系統架構見圖1。

另外，“接管服務器”模式需自行搭建和維護數據服務器，數據的訪問量依托于服務器的承載能力以及服務器所在網絡環境的狀態。優點是配置自由度高，可擁有服務器端的最高權限；缺點是成本高，配置繁瑣，對服務器所在網絡環境有一定要求。

2.1.2 現場應用

山東煙臺某水泥廠取料機的遠程信息監控系統就是應用的“接管服務器”模式，該水泥廠的堆取料機進行了全自動堆取料的升級改造，實現了全程無人值守模式。因為堆取料機屬于運動平臺，動力電是通過卷盤內的電纜輸送，而信號則是通過短距離低頻無線信號傳輸系統與DCS通訊，通訊的數據量有限，無法全面覆蓋PLC內的信息。若要實現全自動堆取料過程，則需進行長時間的數據監控及在線調試。為此，我們在該項目中增設了遠程控制系統。圖2為取料機現場運行實況。

該遠程信息監控系統的硬件為315-2PN/DP PLC與工業4G路由器，通過以太網連接。圖3為取料機PLC柜內部結構，黑色盒子即工業4G路由器，通過吸附在柜體頂部的4G路由器專用天線完成4G信號的傳輸。

該系統的服務器設在公司，公司的網絡是固定的外網IP，由信息中心的總路由器接入，再經網管系統保護監控，以不同的端口分配給公司內網用戶不同的使用權限。內網用戶若想通過服務器監控項目PLC內的數據，就需要在網管系統中添加白名單。服務器和現場4G路由器之間搭建PPTP類型的VPN連接，以連通從現場到服務器的鏈路。再配置服務器的信息采集系統，國產工業SCADA軟件如組態王、力控、紫金橋等都配有數據網絡發布的功能。以紫金橋軟件為例，先配置PLC數據采集的設置和網絡數據收發端口以及Web發布端口，再配置服務器的IIS發布功能，激活軟件運行平臺，經調試后，將現場堆取料機的數據發布上網，用戶可通過用戶名和密碼訪問數據。遠程監控系統數據平臺見圖4、圖5，取料機現場觸屏控制畫面見圖6，遠程監控系統數據平臺畫面見圖7。

圖1 遠程數據監控系統架構拓撲圖

圖2 取料機現場運行實況

圖3 取料機PLC柜內安裝4G路由器

圖4 遠程監控系統數據平臺客戶端登陸畫面

圖5 遠程監控系統數據平臺

圖6 取料機現場觸屏控制畫面

圖7 取料機遠程監控系統數據平臺界面

2.2 基于“托管服務器”模式的遠程信息系統的技術特點及現場應用

“托管服務器”模式使用第三方平臺的云服務器接收、發送數據，硬件上PLC與第三方4G遠程模塊相連，數據經加密信道傳輸到云服務器端，設備工程師和管理人員可通過手機端APP訪問服務器上的數據，或者經由API接口將數據發送到指定位置。這種模式的特點是服務器可全程托管，維護成本低，維護便捷。現已有多個項目應用這種模式進行數據采集。圖8、圖9是某生料輥壓機改造項目遠程采集手機APP端展示的數據。