０ 引言
隨著工廠裝置不斷朝著大型化、複雜化和自動化方向發展，裝置的執行監控和維修難度日益增大，傳統的裝置故障事後維修與計劃維修已經不適應精益生產
需求，採用物聯網＋上位機＋APP＋PLC 的遠端控制系統來輔助裝置執行監控，可進行裝置狀態實時監控、資料實時採集、故障實時微信推送、程式實時遠端修改，保證裝置的正常運轉，避免過度維修和維修不及時給企業造成不必要的浪費。
文獻［１］研究了基於物聯網＋APP的裝置狀態監管系統，實現了智慧移動終端監控 裝置的管理功能。
文獻［２］研究了基於物聯網的遠端 PLC 控制系統設計，與傳統控制系統相比具有實時性、安全性、穩定性等方 面 優 勢。
文 獻 ［３］研 究 了 DCS 控 制 系 統 與Ｓ７－200PLC的通訊實現及應用，解決了不同生產裝置孤島執行、資料無法交換的問題。
以上文獻從物聯網、APP、上位機、PLC 各自角度解決傳統自動化控制存在的問題，但是沒有將各系統連線組成一個完整的系統，使其既能解決智慧移動終端監控問題，又能解決不同生產裝置資料交換、統一監控問題，同時又能得到廠家的實時遠端維護及技術支援。因此研究基於物聯網＋上位機＋APP＋PLC的遠端控制系統對生產企業具有重要意義。
１ 遠端控制系統功能
（１）多地監控控制功能：系統可選擇車間控制室、中央控制室、智慧手機終端、裝置廠家雲端多處上位機監控控制。遠端控制系統網路拓撲圖如圖１所示。
（２）程式遠端監控、修改功能：系統可透過雲端遠端線上監控程式、修改程式、診斷故障。
（３）故障微信推送功能：系統故障資訊可以透過微信實時推送給 APP使用者。
（４）多級密碼功能：根據裝置執行維護需要，設定了操作員、管理員、工程師等多級密碼，分許可權實現裝置監控、裝置控制、引數修改和廠家維護等多級監管，確保了系統的安全穩定執行。
（５）歷史報表和故障記錄功能：車間上位機、中控室上位機、廠家雲端上位機組態王軟體及智慧手機終端都可以透過選擇時間查詢歷史報表和歷史 報警資訊，方便裝置故障診斷。
（６）介面豐富：系統485介面可透過Modbus RTU協議與DCS通訊，ＲＪ４５網口可透過TCP/IP協議與多臺區域網的上位機通訊，
圖１ 遠端控制系統網路拓撲圖
２ 遠端控制系統硬體設計
２.１ 下位機設計
下位機選用西門子200SMART系列CPUST60PLC、SBCM01MODBUS
通訊信號板 、廣州巨控GRM533Y-C智慧遠端控制終端、EMDT32開關量輸入輸出模組、EMAE08模擬量輸入模組、西門子 V20變頻器，各類帶回訊器功能氣 動球閥／蝶閥、各類溫 度 和 壓力變送器、各類磁翻板液位計等。
２.2 上位機設計
車間上位機選用亞控科技Kingview軟體，中央控制室選用浙大中控 ECS-700DCS系統，手機APP用
戶採用巨控科技的雲端 APP軟體，裝置廠家雲端上位
機同樣選用亞控科技kingview 軟體。
３ 遠端控制系統軟體設計及程式設計
３.１ PLC與 DCS MODBUS RTU 通訊
西門子 200SMART PLC 通 過SBCM01信號板（Port１口）與浙大中控ECS-700系統通訊，成為DCS的MODBUS RTU從站。要實現 MODBUS RTU通訊，需要使用STEP 7－Micro/WIN SMART Instruction Library（指令庫）。MODBUS RTU 從站通訊指定變數地址為 40000~49999，變數為讀寫屬性，掉電保持。
200SMART PLC MODBUS RTU從站通訊程式如下：
（１）200SMART PLC作為 DCS從站，程式設計時先用SM0.1呼叫子程式 MBUS-INIT指令使能並初始化MODBUS從站，並指定相應引數，只在第一個掃描週期執行一次。200SMART PLC初始化通訊程式如圖２所示。
（２） 程式設計時用 SM0.0呼叫子程式 MBUS_SLAVE指令，處理來自 MODBUS 主站的請求，EN輸入接通後，每次掃描時執行該指令。200SMART PLC MODBUS初始化完成檢查程式如圖３所示。
圖２ 200SMART PLC初始化通訊程式
圖３ 200SMART PLCMODBUS初始化完成檢查程式
３.２ PLC與變頻器USS通訊
SINAMICS V20可透過RS485介面的USS協議與西門子 PLC通訊。變頻器透過引數設定為RS485介面選擇USS 或者 MODBUS RTU 協議，USS為預設匯流排設定。PLC 透過CPU本體整合的通訊埠（Port０）與變頻器連線，透過通訊既可以設定頻率、啟停電機，也可以讀取電機轉速、頻率、散熱器溫度等狀態。200SMART PLC USS主站通訊程式如下：
（１）程式設計時先透過 SM0.1呼叫USS_INIT子程式指令，啟用和初始化變頻為USS 通 訊。200SMART PLC USS初始化程式如圖４所示。
圖４ 200SMART PLC USS初始化程式
（２）程式設計透過SM0.0呼叫子程式USS_CTRL指令驅動變頻器，並指定引數控制變頻器啟停、故障復位，速度給定。PLC 控制啟用變頻器USS 通訊程式
如圖５所示。
圖５ PLC控制啟用變頻器USS通訊程式
３.3 PLC與組態王TCP/IP通訊
組態王基於網路的概念，是一種真正的客戶－伺服器模式，支援分散式歷史資料庫和分散式報警系統，可執行在基於 TCP/IP 網路協議的網上，使使用者能夠實現上、下位機以及更高層次的廠級聯網。200SMART PLC與業主車間上位機 kingview 軟體採用 TCP/IP協議通訊，PLC的地址與kingview 的軟體地址設定在
同一網段即可與 PLC成功通訊。另外，需要注意的是組態王軟體需要改寫西門子200PLC 驅動檔案，這樣才支援與200SMART PLC TCP/IP 通訊，具體修改
KVS200記事本內容如下：
［192.168.2.1:0］
／SMART
LocalTSAP=0200
RemoteTSAP=0200
TpduTSAP=000A
SourceTSAP=0009
改寫完成以後儲存，如果有多臺 PLC 需要連線，需要將其地址一一寫出。然後在 kingview 檔案中安裝新的200PLC 驅動檔案，驅動安裝完成後，用網線
連線上位機和 PLC 的網口，上位機即與200 SMART PLC通訊成功。
３.4 PLC與遠端通訊智慧終端TCP/IP通訊
西門子PLC與巨控遠端通訊智慧終端 TCP/IP連線，巨控遠端通訊智慧終端和 PLC使用廠家 TCP/IP協議通訊，然後透過內部加密壓縮的形式和客戶端進行數
據互動，因此在網路上始終傳輸的是加密壓縮的資料流，相對透傳模組，不僅可以節省流量，還可以從根本上避免網路層監聽直接獲取 PLC通訊資料的可能。首先安裝遠端通訊終端配置軟體，安裝完成後，用賬號密碼登入伺服器，並配置虛擬網絡卡引數，如圖６所示。
軟體配置 PLC、業主車間上位機、裝置廠家上位機在遠端通訊智慧終端設定了同一地址網段，並將設定引數下載至遠端通訊智慧終端伺服器。工程師登入
伺服器後透過建立的虛擬區域網進行遠端監控、下載PLC程式、故障診斷。
３.5 PLC與APP透過雲端伺服器連線
PLC與巨控APP應用程式基於物聯網模組透過雲端伺服器連線，利用APP開發軟體建立變數地址，設定 APP頁面佈局，顯示資料、負載狀態、裝置狀態、
引數設定、遠端控制、故障顯示、報警簡訊、歷史趨勢、歷史資料等，登入系統賬戶下載至遠端通訊智慧終端伺服器中，手機APP即可監控裝置執行狀況。APP
顯示如圖７所示。
在軟體開發介面編輯報警簡訊並下載至伺服器，APP使用者關注物聯網模組廠家公眾號，接收報警簡訊微信推送，裝置故障時即可通 過 微信推送給APP用
戶，如圖８所示。
3.6 PLC與遠端上位機透過雲端OPC通訊
裝置廠家雲端上位機軟體透過遠端通訊終端OPC管理器讀取OPC 伺服器資料地址，寫入裝置廠家雲端上位機資料庫，這樣裝置廠家雲終端上位機就可以實時監控各現場裝置執行情況。遠端通訊終端OPC管理器如圖９所示。
４ 結語
基於工業物聯網技術結合上位機、APP、PLC的裝置遠端控制系統與傳統控制技術相比，實現了生產車間、中控室、運維人員、工程師、裝置廠家雲端上位機
對裝置的監控控制。但其也有缺點：多種通訊協議轉換、通訊速率低。隨著工業自動化的發展，TCP/IP協議或 MODBUS TCP/IP協議能夠相容各廠家自動化產品，裝置間的資料交換將會變得更加簡潔方便。總體來說基於物聯網的多方遠端控制方式能夠在工業自動化生產過程中得以運用，說明物聯網環境下裝置多方遠端監控控制有著廣闊的前景，工業裝置不再是冰冷的機器，萬物互聯將是工業自動化的未來，工業自動化即將進入全新的時代。
參考文獻：
［１］ 林春榮，楊曉英，張志文．基於物聯網＋APP的裝置狀態監管系統［Ｊ］．機械設計與製造，２０２０（４）：２９４－２９７．
［２］ 王嘉煒，鄧若飛．基於工業物聯網技術的遠端 PLC 控制系統設計［Ｊ］．科技與創新，２０１８ （６）：１２７－１２８．
［３］ 趙勁松，田龍，司華良．DCS控制系統與Ｓ７－200PLC的通訊實現及應用［Ｊ］．自動化儀表，２０１９（１）：５０－５２．
