摘要：臺(tái)達(dá) PLC具有功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)，使其應(yīng)用幾乎覆蓋了所有工業(yè)控制領(lǐng)域。為了能遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行與報(bào)警信息，可以讓PLC加裝GPRS智能無線數(shù)傳設(shè)備( DTU)，實(shí)現(xiàn)PLC的遠(yuǎn)程監(jiān)控。本方案使用互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器通過無線方式對(duì)客戶現(xiàn)場(chǎng)木工機(jī)械設(shè)備上的PLC進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，不受距離和組網(wǎng)的限制。
關(guān)鍵詞： 遠(yuǎn)程控制；DTU；臺(tái)達(dá)PLC；無線通訊；木工機(jī)械；
Abstract: Delta PLC has the characteristics of powerful function、easy operation and good reliability, so it can be almost used in all kinds of industry control fields. In order to know all the equipements’ real-time running and alarm information in distance, we can realize PLC’s remote control by adding GPRS intelligent wireless data transfer unit(DTU). This paper introduces a project that realize customer’s local PLC’s remote control by wireless mode, and it cannot be limited by distance and network.
Key words: Remote Control;DTU;Delta PLC;Wireless Communication;Woodworking Machinery
1 前言
當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和現(xiàn)代化水平的不斷提高，木工行業(yè)的發(fā)展突飛猛進(jìn)。尤其是近年來作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱行業(yè)的房地產(chǎn)迅速崛起，使得人們對(duì)于家具的要求越來越高，這就刺激了各種木工行業(yè)的快速發(fā)展。近十年來，木工加工制造業(yè)經(jīng)歷了許多加工控制和自動(dòng)控制的技術(shù)改革。許多應(yīng)用設(shè)備從原始的機(jī)械控制開始，逐漸發(fā)展到結(jié)合機(jī)械結(jié)構(gòu)的繼電器邏輯控制，但是傳統(tǒng)的繼電器控制存在控制效率低，抗干擾性差，設(shè)備故障率高等問題，隨著當(dāng)前自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)逐漸為PLC和變頻器的控制所代替。隨著木工行業(yè)的發(fā)展，相應(yīng)的對(duì)于木工機(jī)械設(shè)備的要求越來越高，相應(yīng)的控制難度也越來越高，控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度要求也愈來愈高，并且對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制要求也越來突出，相應(yīng)的都需要采用針對(duì)性的控制方案來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制要。
臺(tái)達(dá)機(jī)電至今已經(jīng)能為客戶提供PLC控制器、溫度控制器、計(jì)數(shù)器、人機(jī)界面、變頻驅(qū)動(dòng)器、伺服驅(qū)動(dòng)器、數(shù)控系統(tǒng)等一系列產(chǎn)品，可以向客戶提供完善可靠的機(jī)電一體化解決方案。本文基于臺(tái)達(dá)產(chǎn)品構(gòu)建了一套先進(jìn)的木工機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了無線方式的遠(yuǎn)程操控且不受組網(wǎng)及距離的限制，值得業(yè)界借鑒并推廣。
2 DTU功能特點(diǎn)：
DTU是指數(shù)據(jù)終端設(shè)備（Data Terminal unit）,可以理解為下位GPRS發(fā)射終端，在進(jìn)行通信時(shí)，傳輸數(shù)據(jù)的鏈路兩端肯定存在DTU，在它的作用下對(duì)所傳信息進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)整理校驗(yàn)。其設(shè)備如圖1所示。
GPRS DTU全稱GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元，在國(guó)內(nèi)目前實(shí)際上對(duì)它具有更加明確的約定：GPRS DTU是專門用于將串口數(shù)據(jù)通過GPRS 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送的GPRS無線設(shè)備。
GPRS DTU的四個(gè)核心功能：
1）內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議棧
GPRS DTU內(nèi)部封裝了PPP撥號(hào)協(xié)議以及TCP/IP協(xié)議棧并且具有嵌入式操作系統(tǒng)，從硬件上，它可看作是嵌入式PC與無線GPRS MODEM的結(jié)合；它具備GPRS撥號(hào)上網(wǎng)以及TCP/IP數(shù)據(jù)通信的功能。
2）提供串口數(shù)據(jù)雙向轉(zhuǎn)換功能
GPRS DTU提供了串行通信接口，包括RS232,RS485,RS422等都屬于常用的串行通信方式，而且GPRS DTU在設(shè)計(jì)上大都將串口數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)成“透明轉(zhuǎn)換”的方式，也就是說GPRS DTU可以將串口上的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TCP/IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳送，而不需要改變?cè)械臄?shù)據(jù)通信內(nèi)容。因此，GPRS DTU可以和各種使用串口通信的用戶設(shè)備進(jìn)行連接，而且不需要對(duì)用戶設(shè)備作改動(dòng)。我們做無線連接時(shí)PLC只需要設(shè)置好對(duì)應(yīng)串口的波特率相關(guān)參數(shù)就可以了如：115200、8、0、1。遠(yuǎn)程只需要按MODBUS協(xié)議來訪問PLC就可以了。
3）支持自動(dòng)心跳，保持永久在線
GPRS通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)之一就是支持GPRS終端設(shè)備永久在線，因此典型的GPRS DTU在設(shè)計(jì)上都支持永久在線功能，這就要求DTU包含了上電自動(dòng)撥號(hào)、采用心跳包保持永久在線（當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間沒有數(shù)據(jù)通信時(shí)，移動(dòng)網(wǎng)關(guān)將斷開DTU與中心的連接，心跳包就是DTU與數(shù)據(jù)中心在連接被斷開之前發(fā)送一個(gè)小數(shù)據(jù)包，以保持連接不被斷開）、支持?jǐn)嗑€自動(dòng)重連、自動(dòng)重?fù)芴?hào)等特點(diǎn)。
4）支持參數(shù)配置，永久保存
GPRS DTU作為一種通信設(shè)備，其應(yīng)用場(chǎng)合十分廣泛。在不同的應(yīng)用中，數(shù)據(jù)中心的IP地址及端口號(hào)，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS DTU都應(yīng)支持參數(shù)配置，并且將配置好的參數(shù)保存內(nèi)部的永久存儲(chǔ)器件內(nèi)（一般為FLASH或EEPROM等）。一旦上電，就自動(dòng)按照設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行工作。
5）支持用戶串口參數(shù)設(shè)置
不同用戶設(shè)備的串口參數(shù)有所不同，DTU連接用戶設(shè)備的串口時(shí)，要根據(jù)用戶設(shè)備串口的實(shí)際參數(shù)對(duì)DTU端進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，保證用戶設(shè)備的正常通信和可靠數(shù)據(jù)傳輸。
GPRS DTU的擴(kuò)展功能：
較為專業(yè)的GPRS DTU還提供一些擴(kuò)展功能，主要包括：支持?jǐn)?shù)據(jù)中心域名解析、支持遠(yuǎn)程參數(shù)配置、遠(yuǎn)程固件升級(jí)、支持遠(yuǎn)程短信/電話喚醒、支持本地串口固件升級(jí)、提供短信通道、提供DTU在線、離線電平指示等。
圖1 遠(yuǎn)程GPRS DTU 設(shè)備
3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)：
系統(tǒng)由GPRS采集終端PLC、GPRS運(yùn)行網(wǎng)、Internet Server、通信服務(wù)器、及企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)組成。 GPRS采集終端通過串口或模擬量采集通道，采集各點(diǎn)流量計(jì)的瞬時(shí)流量與累計(jì)流量，保存在內(nèi)存中。定時(shí)向Internet Server發(fā)送最新的數(shù)據(jù)。為減少發(fā)送的數(shù)據(jù)次數(shù)，降低運(yùn)行成本，采集終端具有智能判斷功能，在數(shù)據(jù)不變時(shí)（比如無排放流量時(shí)GPRS可一小時(shí)上報(bào)一次，無需頻繁上，RTU控制示意圖如圖2 所示。
GPRS按量計(jì)費(fèi)：雖然可以保持永遠(yuǎn)在線，但不必?fù)?dān)心費(fèi)用問題；因?yàn)橹挥挟a(chǎn)生通信流量時(shí)才計(jì)費(fèi)。她是一種面向使用的計(jì)費(fèi)，計(jì)費(fèi)方式更加科學(xué)合理
高速傳輸：GPRS最高理論傳輸速度為171.2kbps，目前使用GPRS可以支持40Kbps左右的傳輸速率。
圖2 RTU遠(yuǎn)程控制示意圖
本文以上海某品牌無線終端和臺(tái)達(dá)DVP-10SX為例進(jìn)行說明。該系列產(chǎn)品包括了：GPRS方式，CDMA方式，EDGE方式等產(chǎn)品。這里選擇GPRS方式，232通訊口。該系列產(chǎn)品支持本地設(shè)置和遠(yuǎn)程設(shè)置。系統(tǒng)配置表如表1所示，系統(tǒng)框架如圖3所示。
系統(tǒng)配置表 
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表1 控制系統(tǒng)配置表
圖3 系統(tǒng)框架
4 系統(tǒng)安裝調(diào)試流程
測(cè)試ZWDTU無線終端需要下列軟件：
本地設(shè)置軟件（zwdtuset.exe）、虛擬串口軟件 VSPM.exe、服務(wù)器轉(zhuǎn)串口軟件 zwsvr2ck.exe、
網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手。
安裝調(diào)試前的準(zhǔn)備步驟：
1）將設(shè)備的串口和計(jì)算機(jī)的串口使用串口線連接；
2）運(yùn)行本地設(shè)置軟件（zwdtuset.exe ），使用設(shè)備的波特率（設(shè)備初始波特率115200）
打開設(shè)備所連接的串口，如“COM1”等；
4.1 設(shè)置模式
進(jìn)入設(shè)置模式如圖 4所示：（注意：要上電半分鐘之內(nèi)，打開串口進(jìn)入設(shè)置模式）
圖4 設(shè)置模式主界面
打開串口：點(diǎn)
可以看到
進(jìn)入設(shè)置模式：點(diǎn)
可以看到提示操作成功：
基本設(shè)置界面如圖5所示：
圖5 基本設(shè)置界面
獲取ip（獲取你的外網(wǎng)ip）
設(shè)置端口：（設(shè)置你路由器的端口）
設(shè)置終端編號(hào)：記得要寫成10000000008
退出設(shè)置模式：（不退出模式，終端上不了線）
關(guān)閉軟件。
4.2 SIM 卡安裝
取放SIM 卡需要先斷電，再進(jìn)行，以免損壞SIM 卡或者設(shè)備。設(shè)備上有一個(gè)指示燈，提供下列狀態(tài)信息。
熄滅：關(guān)機(jī)
常亮：未注冊(cè)到GPRS網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)電話不通
慢閃（亮0.2秒，熄2 秒）：注冊(cè)到網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)電話能通
快閃（亮0.2秒，熄0.6 秒）：通信進(jìn)行中
急閃（亮0.1秒，熄0.2 秒）：設(shè)備故障
4.3 檢查設(shè)備是否上線
打開網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手，如圖3選擇“服務(wù)器模式”--填上你設(shè)置DUT時(shí)寫的端口（默認(rèn)5005）--監(jiān)聽，在發(fā)送區(qū)寫11選擇16進(jìn)制發(fā)送，等幾秒在接受區(qū)能接受到數(shù)據(jù)說明設(shè)備已經(jīng)上線。如圖6所示。
圖6 網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手示意
4.4 安裝虛擬串口軟件 VSPM.exe
新建兩個(gè)虛擬串口如圖：
圖7 虛擬串口
串口1編輯—只需要編輯“通用頁”注意端口和之前設(shè)置對(duì)應(yīng)起來，如圖8所示。
圖8 編輯串口1
串口18編輯--只需要編輯“通用頁”。IP地址和端口對(duì)應(yīng)好，如圖9所示。
圖9 編輯串口18
設(shè)置好后退出，讓虛擬串口處于工作狀態(tài)。
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4.5 運(yùn)行服務(wù)器轉(zhuǎn)串口軟件 zwsvr2ck.exe
按圖7設(shè)置好IP、端口號(hào)、終端編號(hào)一定要是10000000008。啟動(dòng)服務(wù)器就好了，啟動(dòng)后會(huì)顯示在線，如圖10所示。
圖10 啟動(dòng)服務(wù)器
4.6 DVP-10SX設(shè)置
主要是把PLC的232編程口波特率數(shù)設(shè)置和DTU設(shè)置的一樣115200、8、0、1，都采用RTU模式的modbus.下載程序。
圖11 PLC程序
4.7 DVP-10SX通過無線通訊在線監(jiān)測(cè)
PLC和DTU通過232串口線連接，請(qǐng)注意檢查接線方式2-3-5，RX-TX交叉對(duì)接。
打開PLC編程軟件WPLSOFT2.12選擇“通訊設(shè)置”按圖9設(shè)置后確定。然后選擇在線模式就開始通訊。
PLC編程軟件的數(shù)據(jù)通過虛擬串口發(fā)出去，然后服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)程序又把虛擬串口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成TCP/IP發(fā)出去，DTU接受到數(shù)據(jù)又轉(zhuǎn)換成232給PLC。因?yàn)槲覀働LC支持標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議，其它組態(tài)軟件只要支持標(biāo)準(zhǔn)modbus協(xié)議就可以直接通過這樣的方式來和我們的PLC實(shí)現(xiàn)無線通訊。如圖12所示。
圖12 通訊設(shè)置
5 應(yīng)用情況
臺(tái)達(dá)PLC使用標(biāo)準(zhǔn)modbus協(xié)議，能和多種設(shè)備相兼容，應(yīng)用廣泛。本案例中，木工設(shè)備上使用該方案后，用戶可以很方便的實(shí)現(xiàn)監(jiān)控室PC機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的無線通訊功能，達(dá)到了實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程操作、便捷可靠的目的。
6 結(jié)語
根據(jù)客戶設(shè)備技術(shù)要求，本木工機(jī)械遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)結(jié)合臺(tái)達(dá)PLC、DTU等自動(dòng)化控制產(chǎn)品，為客戶開發(fā)了一套穩(wěn)定可靠的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，受到了客戶和使用單位的充分認(rèn)可，再次證明中達(dá)電通是客戶值得信賴的合作伙伴。運(yùn)行實(shí)踐表明，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，安全可靠，性價(jià)比高，值得業(yè)界同行借鑒和推廣。
