摘要：不論是OEM的用戶還是使用PLC客戶，都希望能夠通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)對PLC控制進行診斷，因為這樣可以減少工程師到現(xiàn)場的時間和費用，在節(jié)約大量的人力和物力的成本的同時也能為客戶提供更為快捷的服務(wù)，及時減少客戶的損失，這樣，PLC有線與無線遠程控制是迫切需要解決的問題。本文中提出了幾種適用于SIEMENSPLC遠程控制訪問的方案，并詳細分析與討論了網(wǎng)絡(luò)配置、路由器配置、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）連接的建立、PLC站的組態(tài)、遠程連接的實現(xiàn)方法、對幾種適用于SIEMENSPLC遠程控制訪問的方案的優(yōu)點缺點進行對比，供選用時參考。
　　關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)配置；VPN連接；CDMA/GPRS；ADSL；路由器
　　中圖分類號：TP393.04 文獻標識碼：A
　　
　　1 基于Modem撥號的TeleService
　　
　　1.1 網(wǎng)絡(luò)配置方案
　　該方案實際上是SIEMENS PLC遠程訪問的標準配置，即工程師站（ES）和遠程的PLC站之間是通過Modem撥號進行連接的，這樣，只要在兩端各放置一個Modem，通過TS-Adapter連接到PLC CPU的MPI口，需要時可以進行撥號連接，通過MPI進行遠程訪問。配置圖如下：
　　
　　圖1 基于Modem撥號的TeleService網(wǎng)絡(luò)配置圖
　　1.2 該方案需要的軟／硬件
　　硬件：兩根電話線，兩個串口Modem，一個TS-Adapter
　　軟件：SIEMENS TeleService 軟件（STEP7軟件在本文中是默認必須的，不再單獨提及）
　　1.3 優(yōu)點
　　配置簡單，價格便宜，無需額外的硬件卡件，如PC機上只需要有串口，PLC站則只需要CPU上的MPI（或Profibus）口即可。
　　1.4 缺點
　　連接速度受限，只是撥號上網(wǎng)的速度，容易出現(xiàn)連接中斷的現(xiàn)象。而且撥號上網(wǎng)的方式目前已經(jīng)逐步被寬帶所取代。
　　
　　2 基于互聯(lián)網(wǎng)的TeleService
　　
　　2.1 有線連接方式
　　在互聯(lián)網(wǎng)上想要訪問到某一個設(shè)備就需要知道該設(shè)備的IP地址，而該設(shè)備想要被訪問也需要有一個IP地址，即在整個互聯(lián)網(wǎng)上，要想訪問到某一個PLC站，就需要該站有一個在互聯(lián)網(wǎng)上能被訪問到的IP地址�；ヂ�(lián)網(wǎng)上的IP地址一般有兩種，即固定（靜態(tài)）IP地址和動態(tài)IP地址。
　　IP地址需要向當?shù)氐腎SP申請得到。固定（靜態(tài)）IP地址由于資源有限，因而申請和使用的費用較高，而為每個PLC站申請一個固定（靜態(tài)）IP地址顯然是不可能的。因而靠固定（靜態(tài)）IP地址進行大量PLC設(shè)備的遠程訪問顯然是不經(jīng)濟的。相比之下使用動態(tài)IP地址的互聯(lián)網(wǎng)接入方式就顯得較為實際。例如目前國內(nèi)較為流行的ADSL寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)方式，在此，重點討論的這種方式。
　　2.1.1 虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）連接的建立
　　虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）是專用網(wǎng)絡(luò)的擴展，它包括的鏈接跨Internet這樣的共享或公用網(wǎng)絡(luò)。使用VPN，可以用模擬點對點專用鏈接的方式通過共享或公用網(wǎng)絡(luò)在兩臺計算機之間傳送數(shù)據(jù)。既將一些相互連接的設(shè)備組成一個虛擬的專用網(wǎng)絡(luò)來管理。這樣，對于每一個PLC站，我們都可以把他們和工程師站（ES）建立一個VPN，從而使用工業(yè)以太網(wǎng)來對PLC站進行訪問。
　　2.1.1.1 VPN連接建立的兩種形式
　　1.遠程用戶連接：遠程用戶直接連接到VPN服務(wù)器，通過VPN服務(wù)器可以訪問VPN服務(wù)器或VPN服務(wù)器所連接的整個網(wǎng)絡(luò)，當然在連接的時候客戶必須向服務(wù)器驗證自己的身份。見圖2。
　　
　　圖2 連接VPN服務(wù)器
　　2.路由器到路由器的連接：與上面的連接方式不同，這種VPN連接是通過路由器與路由器之間建立的。當然使用路由器專用的客戶端軟件也可以實現(xiàn)客戶機同路由器之間直接建立VPN連接。見圖3。
　　
　　圖3 通過路由器建立VPN連接
　　對于遠程用戶直接連接到VPN服務(wù)器的方式比較適用于用戶登陸企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，企業(yè)員工無論在什么地方總可以通過互聯(lián)網(wǎng)登陸到公司總部的服務(wù)器，訪問企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，但對于遠程診斷功能似乎有點興師動眾了，因為遠程診斷并不需要企業(yè)建立一個大型的服務(wù)器來管理這些設(shè)備，只是在某一設(shè)備出了問題才需要建立臨時的連接，之后該連接可以中斷，因而相比之下，在路由器之間建立VPN連接顯得更為靈活和簡便，而且投資小，無需進行VPN服務(wù)器等固定資產(chǎn)的投入，更為經(jīng)濟實用。
　　至于以太網(wǎng)的接入方式，目前國內(nèi)比較流行的是ADSL，用戶只需向當?shù)氐碾娦挪块T申請即可，而且費用和帶寬可以靈活選擇，例如申請1兆帶寬的ADSL，選擇包月上網(wǎng)，費用150元/月，也可以選擇20小時上網(wǎng)，費用為24.5元，十分便宜。
　　下面我們通過一個實際的例子對該方式進行說明。
　　配置圖如下（圖4）：
　　
　　圖4 ADSL TeleService 配置圖
　　所需的硬件為：兩根電話線， 兩個ADSL的modem ，兩個寬帶路由器 ，一個工程師站（ES），一個PLC站（帶以太網(wǎng)CP卡）。軟件則除了STEP7以外沒有任何額外的要求。
　　對于有線電話的用戶申請ADSL服務(wù)后會得到自己的賬戶信息，即用戶名和密碼，ADSL的設(shè)備由一般由ISP提供。
　　路由器應(yīng)該選擇支持寬帶和VPN功能的，在本文中我們選擇Linksys的一款型號為BEFSX41的路由器。該款路由器有1個Internet口，用于連接ADSL modem ，4個普通交換機的接口，用于連接本地局域網(wǎng)設(shè)備，如ES站，PLC站等。
　　2.1.2 路由器的配置
　　1.首先需對兩個路由器分別進行配置：將網(wǎng)線連至路由器的局域網(wǎng)口，在IE瀏覽器中輸入路由器的默認出廠設(shè)置的IP地址：192.168.1.1，鍵入用戶名和密碼（默認均為“admin”）即可進入路由器的配置界面（見圖5）。
　　
　　圖5 路由器的配置界面
　　2.在“Setup‘Basic Setup’Internet”下，選擇以太網(wǎng)連接類型：PPPoE，用戶名和密碼是用戶所申請的ADSL的用戶名和密碼，并且選擇“Keep Alive”選項（圖6）。這樣，路由器即可自動通過ADSL的賬戶登陸互聯(lián)網(wǎng)。
　　
　　圖6 路由器的ADSL登陸設(shè)置
　　3.對于本地網(wǎng)段的設(shè)置，可以設(shè)置其中一個路由器的（以下簡稱R1）IP地址為192.168.1.1，本地局域網(wǎng)IP地址池為從192.168.1.100開始的50個地址，即192.168.1.100~192.168.1.149，子網(wǎng)均為掩碼255.255.255.0。選擇使能本地的DHCP Server。設(shè)置完成后注意“Save Setting”。（圖7）
　　
　　圖7 路由器的本地網(wǎng)絡(luò)設(shè)置
　　在另外一個路由器（以下簡稱R2）上的設(shè)置是一樣的，只是R2的PPPoE設(shè)置為第二個ADSL的賬戶的用戶名和密碼，且可以將R2的IP地址設(shè)置為192.168.2.1，地址池為從192.168.2.100開始的50個地址，即192.168.2.100~192.168.2.149，子網(wǎng)均為掩碼255.255.255.0。同樣可以選擇使能R2本地的DHCP Server。設(shè)置完成后注意“Save Setting”。
　　4.由于通過ADSL登陸互聯(lián)網(wǎng)后每次得到的IP地址為動態(tài)IP地址，因而需要使用DDNS（動態(tài)域名服務(wù)）來對路由器的IP地址進行解析，這可以通過在DDNS服務(wù)器上注冊得到。由于Linksys產(chǎn)品可以支持“PeanutHull”域名服務(wù)器，因而選擇在該服務(wù)器上申請了域名。這里我們使用slc010作為注冊名稱申請到兩個域名：slcbj01.省略和slcbj02.省略。
　　打開“Setup‘Basic Setup’DDNS”，將注冊時域名時的用戶名和密碼也需要添加在DDNS參數(shù)設(shè)置中。如注冊時所用的名稱為：slc010（見圖8）。R2可以使用相同的用戶名，但最好重新申請一個不同的名字。
　　
　　圖8 DDNS的設(shè)定
　　5.設(shè)置VPN的連接。
　　打開“Security’VPN”，選擇使能VPN Tunnel ，設(shè)置名稱為VPN，R1的本地網(wǎng)地址為192.168.1.0網(wǎng)段，子網(wǎng)掩碼255.255.255.0（見圖9）。
　　
　　圖9 添加VPN通道
　　相對于R2來講，R1的“Remote Security Group”是指R2的網(wǎng)段地址，即：192.168.2.0，子網(wǎng)掩碼255.255.255.0。（圖10）
　　
　　圖10 設(shè)定動態(tài)域名及數(shù)據(jù)加密
　　而對于“Remote Security Gateways”選項來講，這里R1選擇的是“FQDN”，而R2選擇“Any”即可，這樣連接VPN時，由R1作為Client端來連接R2。
　　“Fully-Qualified Domain” 中的域名為“slcbj02.省略”。該域名即為申請到的DDNS的動態(tài)域名。R2的域名為“slcbj01.省略”，與R1不同。
　　對于數(shù)據(jù)密鑰的設(shè)定，R1和R2的設(shè)定必須相同�！癆dvanced Setting”也必須相同（圖11），且“Pre-shared Key”不能為空。
　　
　　圖11 數(shù)據(jù)密鑰的高級設(shè)置
　　6.當“Save Setting”后，兩個路由器可以自動撥號，通過各自的ADSL賬號連接到互聯(lián)網(wǎng)上，且R1自動連接R2，建立VPN通道�？梢酝ㄟ^狀態(tài)檢測來觀察連接的情況。
　　
　　圖12 檢查連接狀態(tài)
　　7.PLC站的組態(tài)
　　首先要對PLC站進行組態(tài)。如圖13，設(shè)定PLC站以太網(wǎng)的IP地址，由于PLC站連接在R2后面，因而它的IP地址應(yīng)該設(shè)定在192.168.2.100~192.168.2.149之間，且選擇“Use router”選項，添加路由器R2的IP地址192.168.2.1。
　　
　　圖13 PLC站的以太網(wǎng)參數(shù)設(shè)置
　　8.將參數(shù)下載保存在PLC站后，將PLC站連接在R2后。當VPN的連接建立時，連接在R1后的ES站可以通過STEP7（包括WinCC等）對遠端的PLC站進行遠程訪問。（見圖14）
　　
　　圖14 STEP7 / WinCC 通過ADSL訪問遠程PLC站的在線、運行畫面
　　2.2 無線方式（CDMA/GPRS）建立VPN
　　在某些場合可能沒有電話線，或者如果用戶希望隨時隨地都可以對設(shè)備進行診斷，這樣通過有線電話撥ADSL建立VPN的方式則會受到限制，此時用戶可以考慮采用無線通訊的方式建立VPN。
　　這里的無線通訊VPN的方式需要通過支持無線通訊（如GPRS/CDMA）的寬帶路由器來完成，網(wǎng)絡(luò)拓撲如下圖（圖15、16）
　　
　　圖15 通過無線寬帶路由器建立VPN
　　
　　在圖15中，我們可以通過兩個無線路由器來建立一個VPN的通道：此時，將支持GPRS或CDMA的SIM卡分別插在兩個Router中（SIM卡開通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)須向當?shù)氐囊苿油ㄐ挪块T申請），這樣，通過設(shè)置該Router就可以像有線ADSL一樣在兩個Router之間建立一個VPN通道，從而實現(xiàn)遠程連接。
　　
　　圖16 通過無線網(wǎng)卡和寬帶路由器建立VPN
　　在圖16中，我們可以通過一個無線網(wǎng)卡和路由器來建立VPN的通道：將支持GPRS或CDMA的SIM卡分別插在網(wǎng)卡和Router中，通過該Router制造商提供的VPN客戶端軟件，可以將該移動PC同無線Router之間建立VPN的連接，從而實現(xiàn)在沒有電話線或工程師站是可移動的情況下對某固定設(shè)備進行遠程診斷。
　　CDMA無線上網(wǎng)最高速率可達153.6Kbps，穩(wěn)定狀態(tài)下的速率可在70K-80K左右，是普通撥號上網(wǎng)的3倍以上。GPRS上網(wǎng)的峰值速率為115.2Kbit/s，平均上網(wǎng)速率在20-30Kb。上述兩者提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的方式不同，CDMA傳輸速率依賴無線環(huán)境程度不大；而GPRS的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與話音業(yè)務(wù)共用同一信道，如果網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量增加到一定程度，可導致每個GPRS用戶使用的帶寬進一步降低，因而，基于CDMA網(wǎng)絡(luò)的無線上網(wǎng)業(yè)務(wù)在速度和穩(wěn)定性等方面優(yōu)于GPRS。
　　當然，這樣的連接速度是無法與有線ADSL相比的，但為了滿足特定環(huán)境下的特定用戶的需求，不失為一種解決方案。
　　
　　3 總結(jié)
　　
　　以上，討論了對PLC站進行遠程訪問的幾種方式，可以說各種方式都有其應(yīng)用的場合，可以根據(jù)實際情況進行選擇，也可以混合使用。比如，如果CP343－1或CP443－1出現(xiàn)問題而無法通訊的話，基于互聯(lián)網(wǎng)的遠程診斷功能就要受限，這時只能通過TS－Adapter直接連接CPU來進行遠程診斷，總之，我們講遠程診斷的宗旨就是能夠以最低的成本完成對PLC設(shè)備的遠程診斷和維護。

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