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    摘要：臺達 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。為了能遠程實時了解設備運行與報警信息，可以讓PLC加裝GPRS智能無線數傳設備( DTU)，實現PLC的遠程監控。本方案使用互聯網服務器通過無線方式對客戶現場木工機械設備上的PLC進行遠程控制，不受距離和組網的限制。

    關鍵詞： 遠程控制；DTU；臺達PLC；無線通訊；木工機械；

    1 前言

    當前我國經濟的快速發展和現代化水平的不斷提高，木工行業的發展突飛猛進。尤其是近年來作為國民經濟支柱行業的房地產迅速崛起，使得人們對于家具的要求越來越高，這就刺激了各種木工行業的快速發展。近十年來，木工加工制造業經歷了許多加工控制和自動控制的技術改革。許多應用設備從原始的機械控制開始，逐漸發展到結合機械結構的繼電器邏輯控制，但是傳統的繼電器控制存在控制效率低，抗干擾性差，設備故障率高等問題，隨著當前自動化控制技術的發展，已經逐漸為PLC和變頻器的控制所代替。隨著木工行業的發展，相應的對于木工機械設備的要求越來越高，相應的控制難度也越來越高，控制系統自動化程度要求也愈來愈高，并且對于現場設備的遠程控制要求也越來突出，相應的都需要采用針對性的控制方案來實現相應的控制要。

    臺達機電至今已經能為客戶提供PLC控制器、溫度控制器、計數器、人機界面、變頻驅動器、伺服驅動器、數控系統等一系列產品，可以向客戶提供完善可靠的機電一體化解決方案。本文基于臺達產品構建了一套先進的木工機械設備遠程控制系統，實現了無線方式的遠程操控且不受組網及距離的限制，值得業界借鑒并推廣。

    2 DTU功能特點：

    DTU是指數據終端設備（Data Terminal unit）,可以理解為下位GPRS發射終端，在進行通信時，傳輸數據的鏈路兩端肯定存在DTU，在它的作用下對所傳信息進行格式轉換和數據整理校驗。其設備如圖1所示。

    GPRS DTU全稱GPRS數據傳輸單元，在國內目前實際上對它具有更加明確的約定：GPRS DTU是專門用于將串口數據通過GPRS 網絡進行傳送的GPRS無線設備。　　

    GPRS DTU的四個核心功能：

    1）內部集成TCP/IP協議棧
    GPRS DTU內部封裝了PPP撥號協議以及TCP/IP協議棧并且具有嵌入式操作系統，從硬件上，它可看作是嵌入式PC與無線GPRS MODEM的結合；它具備GPRS撥號上網以及TCP/IP數據通信的功能。

    2）提供串口數據雙向轉換功能
    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在設計上大都將串口數據設計成“透明轉換”的方式，也就是說GPRS DTU可以將串口上的原始數據轉換成TCP/IP數據包進行傳送，而不需要改變原有的數據通信內容。因此，GPRS DTU可以和各種使用串口通信的用戶設備進行連接，而且不需要對用戶設備作改動。我們做無線連接時PLC只需要設置好對應串口的波特率相關參數就可以了如：115200、8、0、1。遠程只需要按MODBUS協議來訪問PLC就可以了。

    3）支持自動心跳，保持永久在線
    GPRS通信網絡的優點之一就是支持GPRS終端設備永久在線，因此典型的GPRS DTU在設計上都支持永久在線功能，這就要求DTU包含了上電自動撥號、采用心跳包保持永久在線（當長時間沒有數據通信時，移動網關將斷開DTU與中心的連接，心跳包就是DTU與數據中心在連接被斷開之前發送一個小數據包，以保持連接不被斷開）、支持斷線自動重連、自動重撥號等特點。

    4）支持參數配置，永久保存
    GPRS DTU作為一種通信設備，其應用場合十分廣泛。在不同的應用中，數據中心的IP地址及端口號，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS DTU都應支持參數配置，并且將配置好的參數保存內部的永久存儲器件內（一般為FLASH或EEPROM等）。一旦上電，就自動按照設置好的參數進行工作。

    5）支持用戶串口參數設置
    不同用戶設備的串口參數有所不同，DTU連接用戶設備的串口時，要根據用戶設備串口的實際參數對DTU端進行相應設置，保證用戶設備的正常通信和可靠數據傳輸。

    GPRS DTU的擴展功能：
    較為專業的GPRS DTU還提供一些擴展功能，主要包括：支持數據中心域名解析、支持遠程參數配置、遠程固件升級、支持遠程短信/電話喚醒、支持本地串口固件升級、提供短信通道、提供DTU在線、離線電平指示等。

                          

                                圖1 遠程GPRS DTU 設備

    3 系統設計：

    系統由GPRS采集終端PLC、GPRS運行網、Internet Server、通信服務器、及企業內部網組成。 GPRS采集終端通過串口或模擬量采集通道，采集各點流量計的瞬時流量與累計流量，保存在內存中。定時向Internet Server發送最新的數據。為減少發送的數據次數，降低運行成本，采集終端具有智能判斷功能，在數據不變時（比如無排放流量時GPRS可一小時上報一次，無需頻繁上，RTU控制示意圖如圖2 所示。

    GPRS按量計費：雖然可以保持永遠在線，但不必擔心費用問題；因為只有產生通信流量時才計費。她是一種面向使用的計費，計費方式更加科學合理

    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遠程控制示意圖

    本文以上海某品牌無線終端和臺達DVP-10SX為例進行說明。該系列產品包括了：GPRS方式，CDMA方式，EDGE方式等產品。這里選擇GPRS方式，232通訊口。該系列產品支持本地設置和遠程設置。系統配置表如表1所示，系統框架如圖3所示。

               

                             表1 控制系統配置表

               

                                       圖3 系統框架

    4 系統安裝調試流程

    測試ZWDTU無線終端需要下列軟件：

    本地設置軟件（zwdtuset.exe）、虛擬串口軟件 VSPM.exe、服務器轉串口軟件 zwsvr2ck.exe、網絡調試助手。

    安裝調試前的準備步驟：

    1）將設備的串口和計算機的串口使用串口線連接；
    2）運行本地設置軟件（zwdtuset.exe ），使用設備的波特率（設備初始波特率115200）
打開設備所連接的串口，如“COM1”等；

    4.1 設置模式

    進入設置模式如圖 4所示：（注意：要上電半分鐘之內，打開串口進入設置模式）

                      

                            圖4 設置模式主界面

    a 打開串口：點可以看到
    b 進入設置模式：點可以看到提示操作成功：
    c 基本設置界面如圖5所示：

                      

                              圖5 基本設置界面

    d 獲取ip（獲取你的外網ip）

   

    e 設置端口：（設置你路由器的端口）

   

    f 設置終端編號：記得要寫成10000000008

   

    g 退出設置模式：（不退出模式，終端上不了線）

    關閉軟件。

    4.2 SIM 卡安裝

    取放SIM 卡需要先斷電，再進行，以免損壞SIM 卡或者設備。設備上有一個指示燈，提供下列狀態信息。
    熄滅：關機
    常亮：未注冊到GPRS網絡，此時電話不通
    慢閃（亮0.2秒，熄2 秒）：注冊到網絡，此時電話能通
    快閃（亮0.2秒，熄0.6 秒）：通信進行中
    急閃（亮0.1秒，熄0.2 秒）：設備故障

    4.3 檢查設備是否上線

    打開網絡調試助手，如圖3選擇“服務器模式”--填上你設置DUT時寫的端口（默認5005）--監聽，在發送區寫11選擇16進制發送，等幾秒在接受區能接受到數據說明設備已經上線。如圖6所示。

                    

                                     圖6 網絡調試助手示意

    4.4 安裝虛擬串口軟件 VSPM.exe

    新建兩個虛擬串口如圖：

                         

                                         圖7 虛擬串口

    串口1編輯—只需要編輯“通用頁”注意端口和之前設置對應起來，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地址和端口對應好，如圖9所示。

                      

                                   圖9 編輯串口18

    設置好后退出，讓虛擬串口處于工作狀態。

    4.5 運行服務器轉串口軟件 zwsvr2ck.exe

    按圖7設置好IP、端口號、終端編號一定要是10000000008。啟動服務器就好了，啟動后會顯示在線，如圖10所示。

                    

                                圖10 啟動服務器

    4.6 DVP-10SX設置

    主要是把PLC的232編程口波特率數設置和DTU設置的一樣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測

    PLC和DTU通過232串口線連接，請注意檢查接線方式2-3-5，RX-TX交叉對接。

    打開PLC編程軟件WPLSOFT2.12選擇“通訊設置”按圖9設置后確定。然后選擇在線模式就開始通訊。

    PLC編程軟件的數據通過虛擬串口發出去，然后服務器轉發程序又把虛擬串口的數據轉成TCP/IP發出去，DTU接受到數據又轉換成232給PLC。因為我們PLC支持標準MODBUS協議，其它組態軟件只要支持標準modbus協議就可以直接通過這樣的方式來和我們的PLC實現無線通訊。如圖12所示。

                  

                                 圖12 通訊設置

    5 應用情況

    臺達PLC使用標準modbus協議，能和多種設備相兼容，應用廣泛。本案例中，木工設備上使用該方案后，用戶可以很方便的實現監控室PC機與現場設備的無線通訊功能，達到了實時監控、遠程操作、便捷可靠的目的。

    6 結語

    根據客戶設備技術要求，本木工機械遠程控制系統結合臺達PLC、DTU等自動化控制產品，為客戶開發了一套穩定可靠的遠程監控系統，受到了客戶和使用單位的充分認可，再次證明中達電通是客戶值得信賴的合作伙伴。運行實踐表明，系統性能穩定，安全可靠，性價比高，值得業界同行借鑒和推廣。

    【參考文獻】

    [1] 臺達DVP-PLC應用技術手冊，臺達內部資料 2007
    [2] ZWDTU應用技術手冊，內部資料 2007
    [3] 《通信原理》，第3版，北京郵電大學出版社2008，周炯盤等編著