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Somachine PLC远程控制解决方案帮助OEM用户降低维护成本

作者:石彦丽 施耐德电气(中国)有限公司上海分公司2013.07.13阅读 8072

        随着OEM机器的结构越来越复杂,其控制系统的自动化程度也越来越高,PLC、伺服同步、变频调速、网络和现场总线技术等现代控制技术也广泛地应用于OEM机器。这些高端的机器控制系统需要更多的时间来调试,也需要专业的技术人员来进行维护,一旦某台机器出现故障停机,可能会影响整个车间或工厂的生产,带来的损失是难以预计的。
        远程控制的实现首先是基于因特网技术的发展及网络的普遍覆盖,各种各样的上网方式覆盖到世界的任意角落。目前常用的上网方式包括ADSL、无线Wifi及移动3G网络等,尤其是3G网络的网速的提高,使得远程维护有了一个低成本、高覆盖、高响应的网络环境。另外,适应网络应用的控制器也应运而生,施耐德电气Somachine平台的PLC控制器和人机界面产品均内置了高速以太网端口,Somachine软件内置了强大的远程连接功能,支持多种网络类型,包括局域网内、子网之间及广域网的远程连接,在本地模式下支持的编程、调试、下载、上传、修改PLC状态等操作都可以在远程模式下完成。
        远程控制的网络结构
        对于以PLC为控制器的机器控制系统,机器的监控和软件的维护都需要通过特定的编程软件来实现。PLC的编程软件通常都要求PC机与控制器之间建立一对一的网络通道,才能实现对控制器的监控和调试。
        上网设备连接到因特网有各种方式,无论是哪种方式上网,都是通过网络运营商的各级服务器接入。在因特网上识别每个设备的方式是IP地址,服务器会自动分配IP地址给在网的设备。PC机和工业现场的PLC都是网络上的一个节点,都会获取到系统分配的IP地址,但是因为这两个节点不是位于同一个子网,获取的IP地址必然不在同一个网段内,PC机很难穿越层层服务器访问到远程控制器。因此对于因特网两端的PC机和PLC来说,如何建立一对一的网络通道就成为远程控制需要解决的重要问题。
        如果工业现场的网络服务器有VPN(Virtual Private Net)功能,就可以为现场的PLC分配一个固定的、唯一的IP地址,PC机通过登录VPN服务器,就可以与PLC建立一对一的网络通道,就可以通过编程软件监控远程控制器的状态、修改程序、下载或修改控制器状态等,如图一所示。


图1  远程控制的网络结构

        但是工业现场的网络服务器通常很少有VPN服务,这样就限制了远程维护的应用。施耐德电气Somachine平台的系列控制器和HMI已经解决了这个问题,无需VPN服务器可以实现远程监控。这是因为在Somachine编程软件中内置了强大的远程接功能,只需要PC登录到因特网,就可以实现对远程控制器的监控和维护。
        施耐德电气的远程控制方案
        Somachine软件的远程连接说明
        Somachine是施耐德公司为OEM机器控制专门开发的编程软件,支持M218、M238、M258系列PLC和LXM058运动控制器、HMI的编程,远程连接是Somachine软件的强大功能之一。
        Somachine软件的远程连接支持各种网络类型,如图2所示,类型一,Somachine PC机和远程控制器位于不同的子网中,类型二,Somachine PC和远程控制器位于通过因特网连接的不同域中,类型三,Somachine PC和远程控制器位于ADSL连接后面的不同子网中。在任何网络类型中,都需要保证没有防火墙来阻止到控制器缺省远程端口上的TCP/IP数据流量,才能确保远程连接成功。

图2  Somachine远程连接支持的网络类型

        Somachine控制器的远程连接方案
        图3所示是Somachine平台的控制器通过远程控制和维护的方案架构,这个方案可以应用到大多数OEM机器的控制系统。
        Somachine平台的PLC包括M218、M238、M258和内置运动控制功能的LXM058。M218和M238都是小型PLC,最多可以扩展7个模块,适合简单机器控制。其中M218系列内置串口和以太网端口,M238系列内置串口和CANopen端口。


图3 施耐德电气远程控制网络架构

        本方案中控制工程网版权所有,现场控制器是通过无线3G来连接到因特网的。通常在工业现场,很少具备有线网络,即使安装有线宽带,也多是用于局域网内办公和生产管理的用途,服务器必然有很高的安全级别,网络防火墙会阻止因特网直接访问到控制器。由于这些安全措施,基本上不可能通过有线网络实现对某台设备远程监控,因此,本方案中选择了3G网络。OEM设备的用户工厂大多数位于较为偏远的郊区或乡村,但是只要有移动通讯网络覆盖的地方,大多都能实现3G网络的覆盖,也能很容易的实现本方案中的远程监控和维护。
        现场设备只需要一个支持3G网络的路由器和一个3G的上网卡就可以连接因特网。配置好的路由器接上电源,插上USB接口的3G上网卡,就能自动连接到因特网,Somachine PC机就可以通过因特网访问到远程的设备。
        Somachine远程连接的两种方式
        如图4中所示,Somachine远程连接配置框中有“远程IP地址”的输入窗口,在这个窗口中,可以输入两种信息,IP地址或域名,通过这两种方式,Somachine都可以扫描到远程的控制器。


图4 远程连接的地址配置

        (1)IP地址方式
        上网成功后,网络服务器会给路由器分配一个IP地址,如果是通过WAN口连接到有线网络,地址被分配到WAN端口,如果是3G上网,地址会分配到3G端口。在现场通过PC机访问路由器就可以查到这个IP地址,或者在路由器连接因特网成功后CONTROL ENGINEERING China版权所有,直接通过远程PC机PING一下路由器内配置的域名,就可以获取IP地址。
        将服务器分配的IP地址填写到图四所示远程连接的配置窗口,并在IP地址的后面加上端口号1105,因为PLC远程连接的缺省端口号为1105,再点击添加连接按钮,远程连接开始建立,并在下面的状态框里显示连接号和状态,显示“connection in progressing”表明连接正在进行中,连接成功后,会显示“connected as a client”,此时远程连接就已经建立。如果现场控制器通过施耐德HMI的以太网端口作远程控制,上述的缺省端口号为6000。
        (2)域名方式说明
        Somachine支持通过域名进行远程连接。通过域名连接需要一个支持域名解析的路由器,实际上大部分的路由器都内置有域名解析的服务,如TPLINK的大部分路由器,都内置了花生壳域名解析服务。要使用这项功能,首先要通过花生壳网站申请了专用的域名并激活花生壳服务,然后将花生壳账号和密码配置在路由器中,就可以通过域名方式建立远程连接。
        在Somachine软件的远程连接输入窗中,输入完整的域名,如“Schneider.vicp.cn”,点击添加连接,如果远程的路由器上网连接成功www.cechina.cn,远程连接仅需要几秒钟就可以建立成功。
        Somachine PLC远程控制的特点
        随着信息技术的飞速发展,远程调试和维护机器已经不仅仅停留在理论上,只要具备了相应的网络基础设施,技术上不再是问题。但是,远程监控的成本是决定该应用是否能在实践中普及应用的关键问题。Somachine PLC的远程控制方案则很好地满足了成本低、操作方便、速度快等的需求。
        首先,Somachine PLC从经济型的M218/238系列CPU到高性能的M258、LXM058控制器都有完整的远程连接解决方案,利用somachine软件的“穿透”功能,哪怕是最简单的机器设备控制工程网版权所有,都可以通过远程控制和维护。
        其次,通过3G网络来实现远程连接,无需增加昂贵的服务器,也不需要复杂的技术支持,只要简单的给路由器通电,远程的Somachine PC就可以访问到现场控制器CONTROL ENGINEERING China版权所有,节省了交通成本,降低客户停机带来的生产损失,其意义是不言而喻的。
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