摘要：隨著網絡通訊技術的快速發展，從早期借助公用交換網絡(以下簡稱PSTN網絡)到如今基于互聯網，目前遠程診斷和維護的解決方案已逐漸完善與成熟。本文將針對具體的應用情況，提出幾種基于硬件設備實現PLC遠程診斷與維護的解決方案。
　　
　　當今對于大多數設備制造商以及系統集成商而言，面對日益競爭的市場，贏得市場及售后服務響應的及時性與性已變得至關重要。然而，傳統的售后服務模式即一旦設備或系統出現故障，專業工程師需到客戶現場進行設備維護，勢必花費大量的人力成本與時間成本，從而間接造成設備或系統成本的增加。因此控制工程網版權所有，為節約成本，同時為客戶提供更為快捷的服務，減少客戶的損失，本地化的遠程診斷和維護目前已成為用戶迫切需要解決的問題。
　　
　　事實上，隨著網絡通訊技術的快速發展，從早期借助公用交換網絡(以下簡稱PSTN網絡)到如今基于互聯網，目前遠程診斷和維護的解決方案已逐漸完善與成熟。本文將針對具體的應用情況，提出幾種基于硬件設備實現PLC遠程診斷與維護的解決方案。
　　
　　方案一、通過使用Modem，借助PSTN網絡建立遠程連接
　　
　　網PSTN是目前普及程度zui高、成本zui低的公用通訊網絡。PSTN是以電路交換(circuit-switched)方式進行數據傳輸。在進行數據傳輸之前，建立一條端到端的鏈接電路，一旦鏈路建立成功，此后所有的數據都會沿著相同的路徑和順序進行傳輸。因此利用PSTN網絡實現遠程訪問是一種切實可行的解決辦法，這也是目前PLC遠程診斷與維護廣泛采用的解決方案之一。其具體實現方式如配置圖1所示：工程師站PC端和遠程的PLC站之間是通過Modem直接撥號進行連接。硬件配置上僅需兩端各連接一臺Modem。當需要對PLC進行遠程訪問時，通過使用
　　
　　AT命令或Modem廠家提供的撥號軟件直接對端Modem的即可建立連接。網絡支持上，工程師站與PLC遠程站均需要網的接入。軟件方面，僅需繼續使用原有PLC組態軟件即可。　　　　
　　該方案實施時，Modem的選型時需要充分考慮其兼容性、通用性、可靠性及訪問安全性，從而保證數據可靠穩定的傳輸。對于PSTN網絡的互聯，通?？梢圆捎闷胀〒芴柧€入網和租用專線入網兩種方式。其中普通撥號線連接方式的費用比較經濟，收費價格與普通的收費相同；通過租用專線入網則可以提供更高的通信速率和數據傳輸質量，但相應的費用也較前一種方式高。使用專線的接入方式與使用普通撥號線的接入方式沒有太大的區別，但是省去了撥號連接的過程。通常，當決定使用專線方式時，用戶必須向所在地的電信局提出申請，由電信局負責架設和開通。當上述硬件設備和PSTN準備好后，PLC的遠程診斷與維護便可輕松實現了。
　　
　　顯然該方案配置十分簡單，硬件設備價格便宜。但該方案也存在一定的應用限制：PSTN網絡連接速度受限，傳輸速率僅33,600bit/s，且容易出現連接中斷的現象。因此該方案特別適用于一些小型PLC系統的遠程維護或簡單的遠程維護任務如：內存故障讀取或程序錯誤更正等，但值得一提的是，這足以滿足大多數工程應用的需求。對于較大PLC系統及大量數據傳輸的應用場合，則需要尋求更為適合的方案。
　　
　　方案二、通過使用VPN路由器，基于互聯網建立遠程連接
　　
　　由于PSTN網絡存在如上限制，隨著以太網技術在工業自動化領域的發展，許多用戶開始考慮結合互聯網技術實現對PLC等工控設備的遠程訪問。當然，這也得益于互聯網建立和運營成本的降低。無疑基于互聯網實現遠程訪問，能夠大大提高數據的傳輸速率，滿足工程師在線監控、高速上傳及下載程序等需求，同時也可以實時采集數據和系統監控。目前，這種解決方案已在采用以太網通訊協議的PLC設備及系統中得到應用。具體實現方式如配置圖2所示。工程師站PC端及遠程PLC站各配置一臺路由器，路由器分別接入互聯網，即建立兩臺路由器間點對點連接，實現PC與PLC的遠程連接。　　　　
　　該方案實施中，zui為關鍵的是需要解決固定(靜態)IP地址的問題。在互聯網上想要訪問到某一個設備就需要知道該設備的IP地址。IP地址分為兩種，即固定IP地址和動態IP地址。這里所指PLC設備所需的IP地址為固定IP地址。固定IP地址需要向當地的ISP申請得到。但由于資源有限，申請和使用費用較高，如：南京地區某客戶應用中IP地址使用費用為1000元/月(非*報價，僅供參考)。因此控制工程網版權所有，若使用固定IP地址進行大量PLC設備的遠程訪問顯然是不經濟的(當然，這種方式也有其應用的環境，比如大型系統的實時監控)。本文提出兩種IP地址獲取的方式：一種是采用ADSL寬帶接入互聯網的方式；另一種是采用DDNS動態域名解析的方式來。
　　
　　1)ADSL寬帶接入：通過使用ADSLModem上網，一旦ADSL
　　
　　Modem聯網后即可獲得一個IP地址，若網絡不中斷，該IP地址一直保持不變，因此可以視為固定IP地址。具體實現時，將路由器的WAN網口與ADSL
　　
　　Modem連接，通過路由器讀取到的IP地址，即為固定IP地址。
　　
　　2)動態域名解析服務，簡稱DDNS(DynamicDomainName
　　
　　Server)，是將用戶的動態IP地址映射到一個固定的域名解析服務上，用戶每次連接網絡的時候，客戶端程序就會通過信息傳遞把該主機的動態IP地址傳送給位于服務商主機上的服務器程序，服務程序負責提供DNS服務并實現動態域名解析。就是說DDNS捕獲用戶每次變化的IP地址，然后將其與域名相對應，這樣域名就可以始終解析到非固定IP的服務器上。一些DDNS服務商DynDNS.org可以提供免費的動態域名使用，用戶可以在線申請免費的域名。
　　
　　解決固定IP地址的獲取問題后，通過路由器內置的NAT功能，將PLC設備的內網地址映射至路由器的外部端口，PC就可以輕松地遠程訪問到PLC，對其進行遠程診斷與維護了。
　　
　　另外控制工程網版權所有，由于互聯網網絡存在一定的不安全性。在該方案實施中需要適當考慮保證數據傳輸的安全性的措施，特別是一些關鍵及重要數據的傳輸。目前通過VPN(虛擬網絡)以及IPsec(Internet協議安全)協議保證數據地安全性是行之有效的解決辦法。VPN技術為PC與PLC之間建立一個臨時的、安全的連接，也理解為一條穿過混亂的公用網絡的安全、穩定的隧道。而IPSec則為這種“隧道技術”提供了兩種安全機制：認證和加密。認證機制使IP通信的數據接收方能夠確認數據發送方的真實身份以及數據在傳輸過程中是否遭篡改。加密機制通過對數據進行編碼來保證數據的機密性，以防數據在傳輸過程中被竊聽，從而保證在網絡層實現數據的加密與認證。目前工業路由器(如菲尼克斯電氣FL
　　
　　MGuard)均已內置VPN及IPsec功能，配置簡單易于操作。本文對路由器的配置不再贅述。
　　
　　顯然，前面所述兩種方案，工程師站PC端以及遠程PLC站都需要鋪設線或網線，才能接入網絡或互聯網。然而對于在某些應用場合可能沒有線或一些移動、旋轉設備鋪設線纜很不方便，同時鋪線后往復運動很容易導致線纜的折斷。因此適合采用無線的方式。接下來本文將介紹一種基于互聯網和GPRS網絡的無線遠程訪問方案。
　　
　　方案三、通過GPRSModem，基于移動網絡及互聯網建立遠程連接
　　
　　該方案的具體配置拓撲如圖3所示。與方案二比較，PC端仍然與一臺路由器連接，而PLC則通過串口電纜或網線與GPRS
　　
　　Modem連接。網絡支持上，PLC遠程站側，用戶需要向運營商中國移動申請開通GPRS/EDGE業務的SIM卡(資費有包月或按數據流量計費兩種方式)，插入GPRS
　　
　　Modem內用于上網使用。其實現原理與方案二相同，通過路由器與GPRS
　　
　　Modem間建立VPN，建立不同局域網內的PC與PLC設備的連接。方案實施時，同樣需要考慮固定IP地址問題。在數據傳輸時，GPRSModem
　　
　　通常作為訪問的發起者連接路由器。因此控制工程網版權所有，GPRS
　　
　　Modem需要獲取到路由器的公網IP，才能訪問到路由器。這里的公網IP即為工程師站的固定IP。若按方案二中闡述的IP地址獲取方式，顯然GPRS
　　
　　Modem需要具有支持DDNS功能。　　　　
　　目前，除南韓及日本，GPRS網絡已廣泛覆蓋至范圍。GPRS以分組交換技術為基礎，采用TCP/IP通訊協議，從而將移動通信與Internet網絡起來。隨著運營商網絡建設的加速，GPRS網絡基礎上發展的2.75G
　　
　　EDGE網絡，傳輸速率zui高可達210kbit/s。同時，GPRS*在線。因此GPRS網絡在數據通訊上具有通用性、實時性、高速傳輸及運營成本低等優勢，是目前無線通訊領域采用較多的網絡。特別是隨著3G技術的發展，基于移動網絡的數據傳輸性能將大大提升?；贕PRS網絡的PLC遠程診斷與維護方案，較有線的通訊方式，組網更為方便與靈活；同時*在線與高通訊速率，滿足了工程師PLC快速診斷與維護的需求。
　　
　　當前業內越來越多的設備制造商開始提供或出售設備的在線服務，提升品牌競爭力的同時，大大降低售后服務成本。本文提出的三種PLC遠程維護方案，適用于不同應用的需求。但隨著以太網技術在工業自動化的發展，我們可以預見，未來基于以太網和互聯網的遠程訪問方式必將成為發展趨勢。