臺達(dá)PLC與DTU無線模塊在木工機(jī)械上應(yīng)用
發(fā)布日期：2022-10-09 點擊率：190 品牌：臺達(dá)_Delta
摘要： PLC具有功能強(qiáng)大、操作簡單、可靠性強(qiáng)等特點，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)程實時了解設(shè)備運(yùn)行與報警信息，可以讓PLC加裝GPRS智能無線數(shù)傳設(shè)備( DTU)，實現(xiàn)PLC的遠(yuǎn)程監(jiān)控。本方案使用互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器通過無線方式對客戶現(xiàn)場
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;臺達(dá)PLC;無線通訊;木工機(jī)械;
1 前言
當(dāng)前我國經(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民經(jīng)濟(jì)支柱行業(yè)的房地產(chǎn)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(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)自動化程度要求也愈來愈高，并且對于現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程控制要求也越來突出，相應(yīng)的都需要采用針對性的控制方案來實現(xiàn)相應(yīng)的控制要。
臺達(dá)機(jī)電至今已經(jīng)能為客戶提供PLC控制器、溫度控制器、計數(shù)器、人機(jī)界面、變頻驅(qū)動器、伺服驅(qū)動器、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
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，傳輸數(shù)據(jù)的鏈路兩端肯定存在DTU，在它的作用下對所傳信息進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)整理校驗。其設(shè)備如圖1所示。
GPRS DTU全稱GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元，在國內(nèi)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(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)計上大都將串口數(shù)據(jù)設(shè)計成“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，而不需要改變原有的數(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，而且不需要對用戶設(shè)備作改動。我們做無線連接時PLC只需要設(shè)置好對應(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)支持自動心跳，保持永久在線
GPRS通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點之一就是支持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(dāng)長時間沒有數(shù)據(jù)通信時，移動網(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)送一個小數(shù)據(jù)包，以保持連接不被斷開)、支持?jǐn)嗑€自動重連、自動重?fù)芴柕忍攸c。
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，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)部的永久存儲器件內(nèi)(一般為FLASH或EEPROM等)。一旦上電，就自動按照設(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，要根據(jù)用戶設(shè)備串口的實際參數(shù)對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、支持遠(yuǎn)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(yuǎn)程GPRS DTU 設(shè)備
3 系統(tǒng)設(shè)計
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，采集各點流量計的瞬時流量與累計流量，保存在內(nèi)存中。定時向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(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(fèi)：雖然可以保持永遠(yuǎn)在線，但不必?fù)?dān)心費(fèi)用問題;因為只有產(chǎn)生通信流量時才計費(fèi)。她是一種面向使用的計費(fèi)，計費(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
圖3 系統(tǒng)框架
4 系統(tǒng)安裝調(diào)試流程
測試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
a 打開串口：點
可以看到
b 進(jìn)入設(shè)置模式：點
可以看到提示操作成功：
c 基本設(shè)置界面如圖5所示：
圖5 基本設(shè)置界面
d 獲取ip(獲取你的外網(wǎng)ip)
e 設(shè)置端口：(設(shè)置你路由器的端口)
f 設(shè)置終端編號：記得要寫成10000000008
g 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)備上有一個指示燈，提供下列狀態(tài)信息。
熄滅：關(guān)機(jī)
常亮：未注冊到GPRS網(wǎng)絡(luò)，此時電話不通
慢閃(亮0.2秒，熄2 秒)：注冊到網(wǎng)絡(luò)，此時電話能通
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)。
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、終端編號一定要是10000000008。啟動服務(wù)器就好了，啟動后會顯示在線，如圖10所示。
圖10 啟動服務(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
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(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。因為我們PLC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現(xiàn)監(jiān)控室PC機(jī)與現(xiàn)場設(shè)備的無線通訊功能，達(dá)到了實時監(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)合臺達(dá)PLC、DTU等自動化控制產(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)行實踐表明，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，安全可靠，性價比高，值得業(yè)界同行借鑒和推廣。
