隨著微電子技術的飛速發展，工廠自動化（FA）的興起，可編程邏輯控制器（PLC）具有功能強大、操作簡單、可靠性強等特點，使其應用幾乎覆蓋了所有工業控制領域。

在傳統的應用方式中，PLC一旦安裝到使用現場后設計人員將很難跟蹤維護，出現問題也不能及時調試和升級。現在可以為PLC加裝GPRS/CDMA智能無線數傳設備（ DTU），改造為無線升級方案，實現了PLC的集中管理和分散控制。本方案使用互聯網服務器通過無線方式對工業現場的PLC進行遠程控制，不受距離和組網的限制。

方案論證

在工業控制領域，位于工業現場的PLC設備可能分布各地，為了實現遠程集中管理分布于多個工業現場的PLC設備，采用電纜布線通信方式與遠程服務器相連，不但布線麻煩、維護不方便、耗材極大，而且長距離造成的通信不穩定性大大增加（例如信號干擾、衰減）。尤其在高度分散性的工業控制系統，取而代之的無線通信方式，讓傳統布線方式所產生的問題迎刃而解。無線通信方案主要有無線數傳電臺和GPRS/CDMA無線通信兩大類。

無線數傳電臺方案的建設成本（發射塔、天線、基站）及維護成本都是一筆不小的開支，并且網絡容量有限。最重要的是通信距離有限，受城市影響很大，高樓大廈會造成電波的反射和折射，要不斷的調整電臺位置和天線位置，因此不宜采用。

GPRS/CDMA無線數據通信是如今廣泛使用的兩種通用通信方式。采用GPRS/CDMA無線通信方案，依靠現成的GPRS/CDMA網絡，網絡覆蓋面積大，維護成本低，通信可靠，而且完全不受距離的限制，特別適合分散性的工業控制系統，其中選擇GPRS網絡的優勢是覆蓋范圍廣泛，適合頻繁，突發和少量的數據傳輸，CDMA網絡是基于目前商用的CDMA2000-1X，因為具有理論上153.6K的速率，是GPRS網絡的3倍，所以適合有高速數據傳輸要求的應用。

目前基于GPRS/CDMA無線數據通信方式的工業控制模塊和系統已經廣泛應用于工業控制、安防、電力、金融、交通、石油、煤礦各個領域。

系統設計

本方案中整個系統由用戶設備（PLC）、無線數據傳輸設備（DTU）、服務器三大主要部分組成，如圖1所示。服務器通過Internet網絡、GPRS/CDMA網絡與無線數據傳輸設備（DTU）建立連接，無線數據傳輸設備（DTU）又通過串口（RS-232/485/422）直接與位于各個工業現場的PLC相接，以實現對PLC遠程控制。

圖1 DTU遠程控制PLC方案

本文以廣州致遠電子有限公司的GPRS DTU ZWG-23A和OMRON的CJ1G-H 型PLC為例進行方案的說明。ZWG-23A是一款基于GPRS 網絡的無線數據傳輸終端設備（DTU），提供全透明數據通道，可以方便地實現遠程、無線、網絡化的通信方式，能夠讓串口設備輕松實現與Internet 的無線連接。

系統安裝配置流程

系統安裝流程主要有如下四個步驟：

·架設服務器并且安裝相關軟件；

·架設服務器；

·相關軟件：OMRON PLC上位機編程軟件（CX-Programmer 5.0）、DTU配置工具及虛擬串口（ZNetCManager）；

現場設備安裝，ZWG-23A和PLC連接。ZWG-23A通過DB9母頭串口插座和PLC進行數據通信。該串口插座的外形和引腳編號如圖2所示。

圖2 DB9母頭插座編號

該DB9母頭串口插座引腳的引腳編號、信號名稱、功能定義和方向如表1所示。表中的“方向”都是相對于DTU設備而言的，例如“OUT”表示該引腳為DTU的輸出引腳。在連接硬件的時候需要根據PLC的通信接口引腳定義選擇合適的連接線。

配置工作通信工作參數

設置DTU接口通信參數、服務器IP、端口號和一些高級參數。DTU接口通信參數必須與PLC接口通信參數一致（此處設置為PLC的默認值，波特率9600bps、起始位1位、數據位7位、停止位2位、偶校驗），如圖3所示。DTU設置為客戶端，IP、端口號設置為服務器的IP地址和端口號，高級參數主要設置數據包最大長度和幀間隔時間等。

圖3 DTU基本參數配置

建立虛擬串口

在PC機運行ZNetCManager軟件即可把位于各個工業現場的ZWG-23A的串口虛擬為PC的串口。PLC與DTU連接相當于PLC直接與PC相連。

步驟1：打開虛擬串口配置軟件→“新建”，彈出如圖4所示對話框。

步驟2：設置“虛擬串口數”→“建立虛擬串口”→“虛擬串口”，選擇虛擬串口號→“設備類型”，選擇設備類型，例如：使用的是ZWG-23A，選擇ZWG Series →“監聽端口”，端口配置與DTU的端口配置一致→“添加”→“確定”。如圖4所示。

步驟3：主界面中，“啟動服務”，如果建立連接將出現已連接字樣。

設置上位機編程軟件

設置OMRON PLC相關參數，如PLC類型、連接模式、響應超時時間等。

步驟1：打開CX-Programmer 5.0，點擊“文件”→“新建”，在如圖5所示的對話框里設定新建PLC的名稱、選擇所使用的PLC的設備類型及網絡類型。

表1 DB9插座信號說明

步驟2：單擊“設備類型”右方的“設定”，選擇當前CPU型號→“確定”。

步驟3：單擊“網絡類型”右方的“設定”，彈出如圖6所示對話框。單擊“驅動器”出現如圖7所示對話框。

圖3 DTU基本參數配置

圖4 配置屬性對話框

在CX-Programmer 5.0軟件的PLC設定中，上位機鏈接端口波特率是設置PLC的，DTU設置的波特率必須和此波特率一致才能正常通信。如兩者不一致，可以修改DTU的通信波特率；也可以修改PLC的通信波特率。

全都設置完畢后，進入新建的工程。然后點擊連接，服務器便可以與PLC進行通信。

優化通信速度與降低GPRS流量

上文介紹了在PLC默認波特率下進行的通信，事實上通信速度還可以進一步的提升，提高通信波特率可以實現更快的傳輸。

DTU工作模式默認為永遠在線模式，如果實際情況不要求DTU永遠在線，只是需要的時候DTU才上線與PLC進行通信，則可以采用空閑下線這種工作模式。在空閑下線模式（DTU 斷開與服務器的連接），可以使用以下兩種方法使DTU 模塊與服務器之間重新建立連接。第一種是通過發送喚醒短信激活DTU；第二種是通過電話喚醒，只要撥打DTU SIM 卡的號碼，聽到DTU掛斷，就說明DTU 已經喚醒，該方法不產生任何費用，而且時效性更好。具體操作過程見參考資料。

結語

經過實際系統測試和運行證明基于致遠DTU的系統運行穩定，取得了滿意的效果。通過GPRS/CDMA無線通信方式來實現PLC的遠程控制是未來發展的一種趨勢，本文雖然僅以OMRON的PLC為例做了說明這個系統的構建，配置和實施的過程，實際上對于其他公司的PLC也是采用類似的步驟即可實現遠程控制的功能。

責任編輯：gt