智能无线数传设备助PLC实现远程控制应用

摘要： 随着微电子技术的飞速发展，工厂自动化(FA)的兴起，可编程逻辑控制器(PLC)具有功能强大、操作简单、可靠性强等特点，使其应用几乎覆盖了所有工业控制领域。在传统的应用方式中，PLC一旦安装到使用现场后设计人员将很难跟踪维护，出现问题也不能及时调试和升级。现在可以为PLC加装GPRS/CDMA智能无线数传设备( DTU)，改造为无线升级方案，实现了PLC的集中管理和分散控制。本方案使用互联网服务器通过无线方式对工业现场的PLC进行远程控制，不受距离和组网的限制。

关键词： 远程控制；ZWG-23A；DTU；PLC

方案论证

　　在工业控制领域，位于工业现场的PLC设备可能分布各地，为了实现远程集中管理分布于多个工业现场的PLC设备，采用电缆布线通信方式与远程服务器相连，不但布线麻烦、维护不方便、耗材极大，而且长距离造成的通信不稳定性大大增加(例如信号干扰、衰减)。尤其在高度分散性的工业控制系统，取而代之的无线通信方式，让传统布线方式所产生的问题迎刃而解。无线通信方案主要有无线数传电台和GPRS/CDMA无线通信两大类。

　　无线数传电台方案的建设成本(发射塔、天线、基站)及维护成本都是一笔不小的开支，并且网络容量有限。最重要的是通信距离有限，受城市影响很大，高楼大厦会造成电波的反射和折射，要不断的调整电台位置和天线位置，因此不宜采用。

　　GPRS/CDMA无线数据通信是如今广泛使用的两种通用通信方式。采用GPRS/CDMA无线通信方案，依靠现成的GPRS/CDMA网络，网络覆盖面积大，维护成本低，通信可靠，而且完全不受距离的限制，特别适合分散性的工业控制系统，其中选择GPRS网络的优势是覆盖范围广泛，适合频繁，突发和少量的数据传输，CDMA网络是基于目前商用的CDMA2000-1X,因为具有理论上153.6K的速率，是GPRS网络的3倍，所以适合有高速数据传输要求的应用。

　　目前基于GPRS/CDMA无线数据通信方式的工业控制模块和系统已经广泛应用于工业控制、安防、电力、金融、交通、石油、煤矿各个领域。

系统设计

　　本方案中整个系统由用户设备(PLC)、无线数据传输设备(DTU)、服务器三大主要部分组成，如图1所示。服务器通过Internet网络、GPRS/CDMA网络与无线数据传输设备(DTU)建立连接，无线数据传输设备(DTU)又通过串口(RS-232/485/422)直接与位于各个工业现场的PLC相接，以实现对PLC远程控制。

图1  DTU远程控制PLC方案

　　本文以广州致远电子有限公司的GPRS DTU ZWG-23A和OMRON的CJ1G-H 型PLC为例进行方案的说明。ZWG-23A是一款基于GPRS 网络的无线数据传输终端设备(DTU)，提供全透明数据通道，可以方便地实现远程、无线、网络化的通信方式，能够让串口设备轻松实现与Internet 的无线连接。
　　
系统安装配置流程

　　系统安装流程主要有如下四个步骤：
　　
　　架设服务器并且安装相关软件；
　　架设服务器；
　　相关软件：OMRON PLC上位机编程软件(CX-Programmer 5.0)、DTU配置工具及虚拟串口(ZNetCManager)；
　　现场设备安装，ZWG-23A和PLC连接。ZWG-23A通过DB9母头串口插座和PLC进行数据通信。该串口插座的外形和引脚编号如图2所示。

图2  DB9母头插座编号

　　该DB9母头串口插座引脚的引脚编号、信号名称、功能定义和方向如表1所示。表中的“方向”都是相对于DTU设备而言的，例如“OUT”表示该引脚为DTU的输出引脚。在连接硬件的时候需要根据PLC的通信接口引脚定义选择合适的连接线。