基于硬件设备实现PLC远程诊断与维护的解决方案

当今对于大多数设备制造商以及系统集成商而言，面对日益竞争的市场，赢得市场及售后服务响应的及时性与高效性已变得至关重要。然而，传统的售后服务模式即一旦设备或系统出现故障，专业工程师需到客户现场进行设备维护，势必花费大量的人力成本与时间成本，从而间接造成设备或系统成本的增加。因此，为节约成本，同时为客户提供更为快捷的服务，减少客户的损失，本地化的远程诊断和维护目前已成为用户迫切需要解决的问题。

事实上，随着网络通讯技术的快速发展，从早期借助公用电话交换网络(以下简称PSTN网络)到如今基于互联网，目前远程诊断和维护的解决方案已逐渐完善与成熟。本文将针对具体的应用情况，提出几种基于硬件设备实现PLC远程诊断与维护的解决方案。

方案一、通过使用Modem，借助PSTN网络建立远程连接

电话网PSTN是目前全球普及程度最高、成本最低的公用通讯网络。PSTN是以电路交换（circuit-switched）方式进行数据传输。在进行数据传输之前，建立一条端到端的链接电路，一旦链路建立成功，此后所有的数据都会沿着相同的路径和顺序进行传输。因此利用PSTN网络实现远程访问是一种切实可行的解决办法，这也是目前PLC远程诊断与维护广泛采用的解决方案之一。其具体实现方式如配置图1所示：工程师站PC端和远程的PLC站之间是通过Modem直接拨号进行连接。硬件配置上仅需两端各连接一台Modem。当需要对PLC进行远程访问时，通过使用AT命令或Modem厂家提供的拨号软件直接拨打对端Modem的电话号码即可建立连接。网络支持上，工程师站与PLC远程站均需要电话网的接入。软件方面，仅需继续使用原有PLC组态软件即可。

该方案实施时，Modem的选型时需要充分考虑其兼容性、通用性、可靠性及访问安全性，从而保证数据可靠稳定的传输。对于PSTN网络的互联，通常可以采用普通拨号电话线入网和租用电话专线入网两种方式。其中普通拨号电话线连接方式的费用比较经济，收费价格与普通电话的收费相同；通过租用电话专线入网则可以提供更高的通信速率和数据传输质量，但相应的费用也较前一种方式高。使用专线的接入方式与使用普通拨号线的接入方式没有太大的区别，但是省去了拨号连接的过程。通常，当决定使用专线方式时，用户必须向所在地的电信局提出申请，由电信局负责架设和开通。当上述硬件设备和PSTN准备好后，PLC的远程诊断与维护便可轻松实现了。

显然该方案配置十分简单，硬件设备价格便宜。但该方案也存在一定的应用限制：PSTN网络连接速度受限，传输速率仅33，600bit/s，且容易出现连接中断的现象。因此该方案特别适用于一些小型PLC系统的远程维护或简单的远程维护任务如：内存故障读取或程序错误更正等，但值得一提的是，这足以满足大多数工程应用的需求。对于较大PLC系统及大量数据传输的应用场合，则需要寻求更为适合的方案。

方案二、通过使用VPN路由器，基于互联网建立远程连接

由于PSTN网络存在如上限制，随着以太网技术在工业自动化领域的发展，许多用户开始考虑结合互联网技术实现对PLC等工控设备的远程访问。当然，这也得益于全球互联网建立和运营成本的降低。无疑基于互联网实现远程访问，能够大大提高数据的传输速率，满足工程师在线监控、高速上传及下载程序等需求，同时也可以实时采集数据和系统监控。目前，这种解决方案已在采用以太网通讯协议的PLC设备及系统中得到应用。具体实现方式如配置图2所示。工程师站PC端及远程PLC站各配置一台路由器，路由器分别接入互联网，即建立两台路由器间点对点连接，实现PC与PLC的远程连接。

图2 通过使用VPN路由器，基于互联网建立远程连接

该方案实施中，最为关键的是需要解决固定（静态）IP地址的问题。在互联网上想要访问到某一个设备就需要知道该设备的IP地址。IP地址分为两种，即固定IP地址和动态IP地址。这里所指PLC设备所需的IP地址为固定IP地址。固定IP地址需要向当地的ISP申请得到。但由于资源有限，申请和使用费用较高，如：南京地区某客户应用中IP地址使用费用为1000元/月（非官方报价，仅供参考)。因此，若使用固定IP地址进行大量PLC设备的远程访问显然是不经济的（当然，这种方式也有其应用的环境，比如大型系统的实时监控）。本文提出两种IP地址获取的方式：一种是采用ADSL宽带接入互联网的方式；另一种是采用DDNS动态域名解析的方式来。

1）ADSL宽带接入：通过使用ADSLModem上网，一旦ADSLModem联网后即可获得一个IP地址，若网络不中断，该IP地址一直保持不变，因此可以视为固定IP地址。具体实现时，将路由器的WAN网口与ADSLModem连接，通过路由器读取到的IP地址，即为固定IP地址。

2）动态域名解析服务，简称DDNS（DynamicDomainNameServer），是将用户的动态IP地址映射到一个固定的域名解析服务上，用户每次连接网络的时候，客户端程序就会通过信息传递把该主机的动态IP地址传送给位于服务商主机上的服务器程序，服务程序负责提供DNS服务并实现动态域名解析。就是说DDNS捕获用户每次变化的IP地址，然后将其与域名相对应，这样域名就可以始终解析到非固定IP的服务器上。一些DDNS服务商DynDNS.org可以提供免费的动态域名使用，用户可以在线申请免费的域名。

解决固定IP地址的获取问题后，通过路由器内置的NAT功能，将PLC设备的内网地址映射至路由器的外部端口，PC就可以轻松地远程访问到PLC，对其进行远程诊断与维护了。

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