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　　DTU是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備之一，本文主要論述了通過(guò)DTU模塊數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的PLC數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)的解決方案。

　　文/天津南玻節(jié)能玻璃有限公司設(shè)備部 齊士新

　　1引言

　　隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，各行各業(yè)對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示的要求越來(lái)越高，用戶希望更多的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)能在上位機(jī)上顯示，以便了解更多的設(shè)備狀態(tài)，有時(shí)還需要將現(xiàn)場(chǎng)的PLC數(shù)據(jù)讀到上位機(jī)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后顯示。由于現(xiàn)場(chǎng)PLC分布在車間的各個(gè)位置，要想集中收集設(shè)備的PLC數(shù)據(jù)，并通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)布線進(jìn)行有線連接的方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)存在一定困難，而基于DTU模塊的無(wú)線傳輸技術(shù)徹底解決了這一問(wèn)題，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸替代了有線傳輸。

　　2 DTU功能簡(jiǎn)介

　　DTU作為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備之一，具備以下主要功能：

　　l 數(shù)據(jù)采集功能：DTU可以連接到各種傳感器、儀表和設(shè)備，實(shí)時(shí)采集溫度、濕度、壓力、流量等各種參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)或云平臺(tái)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和處理;

　　l 數(shù)據(jù)傳輸功能：DTU具備多種數(shù)據(jù)傳輸方式，包括以太網(wǎng)、無(wú)線通信(如GPRS、3G、4G、NB-IoT等)、串口等，通過(guò)這些通信方式，DTU可以將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給遠(yuǎn)程服務(wù)器、云平臺(tái)或其他終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制;

　　l 遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制功能：DTU可以通過(guò)遠(yuǎn)程服務(wù)器或云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備的監(jiān)控和控制，用戶可以通過(guò)上位機(jī)或手機(jī)APP等終端設(shè)備，實(shí)時(shí)查看設(shè)備狀態(tài)、接收?qǐng)?bào)警信息，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，如調(diào)節(jié)參數(shù)、開(kāi)關(guān)設(shè)備等;

　　l 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理功能：DTU通常具備一定的存儲(chǔ)容量，可以將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，以備后續(xù)查詢和分析，同時(shí)，DTU還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

　　3 系統(tǒng)的組成

　　上位機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)PLC之間的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備主要包含2個(gè)網(wǎng)口DTU模塊：一個(gè)是通過(guò)網(wǎng)線與PLC連接的節(jié)點(diǎn)模塊，另一個(gè)是通過(guò)網(wǎng)線與上位機(jī)連接的協(xié)調(diào)器模塊。節(jié)點(diǎn)模塊讀取PLC內(nèi)數(shù)據(jù)，然后通過(guò)無(wú)線信號(hào)將數(shù)據(jù)信息傳送至協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器通過(guò)網(wǎng)線將數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)，如圖1所示。

圖1 DTU模塊無(wú)線傳輸系統(tǒng)組成示意圖

　　4 網(wǎng)口DTU模塊參數(shù)設(shè)置及調(diào)試

　　使用DTU模塊替代有線進(jìn)行無(wú)線傳輸，需要首先通過(guò)有線方式進(jìn)行通訊測(cè)試，以確保有線通訊正常，參數(shù)設(shè)置包括：

　　(1)DTU模塊的TCP Server功能

　　①TCP Server即TCP服務(wù)器。在TCP Server模式下，DTU模塊監(jiān)聽(tīng)本機(jī)端口，有連接請(qǐng)求發(fā)來(lái)時(shí)接受并建立連接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，當(dāng)DTU模塊收到數(shù)據(jù)后會(huì)同時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送給所有與 DTU模塊建立連接的客戶端設(shè)備;

　?、谕ǔＳ糜诰钟蚓W(wǎng)內(nèi)與TCP客戶端的通信，適合于局域網(wǎng)內(nèi)沒(méi)有服務(wù)器并且有多臺(tái)電腦或是手機(jī)向服務(wù)器請(qǐng)求數(shù)據(jù)的場(chǎng)景。同TCP Client一樣有連接和斷開(kāi)的區(qū)別，以保證數(shù)據(jù)的可靠交換;

　　③DTU模塊做TCP Server的情況下，最多可以接受6個(gè)Client連接(連接數(shù)可自定義)，本地端口號(hào)為固定值，不可設(shè)置為0;

　?、躎CP Server可設(shè)置最大連接數(shù)，當(dāng)連接達(dá)到最大數(shù)量時(shí)，可根據(jù)通過(guò)指令配置，選擇踢掉舊連接或者禁止建立新連接功能。

　　DTU和數(shù)據(jù)處理中心建立的是SOCKET連接。DTU是SOCKET客戶端，數(shù)據(jù)處理中心是SOCKET的服務(wù)端。SOCKET連接有TCP協(xié)議和UDP協(xié)議之分，DTU和中心要使用相同的協(xié)議，這個(gè)一般都有配置軟件進(jìn)行配置。給DTU配置好中心的IP地址和端口號(hào)后，則把DTU通過(guò)串口和用戶的設(shè)備相連。DTU和PLC設(shè)備連起來(lái)放置在現(xiàn)場(chǎng)。DTU上電后首先注冊(cè)到局域網(wǎng)絡(luò)，然后發(fā)送建立SOCKET的請(qǐng)求包，進(jìn)行正常通訊。

　　節(jié)點(diǎn)參數(shù)設(shè)置：將節(jié)點(diǎn)工作模式設(shè)置為客戶端，SOCKET參數(shù)設(shè)置如圖2所示。

圖2

　　(2)DTU的TCP Client功能

　?、賂CP Client為TCP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供客戶端連接，主動(dòng)向服務(wù)器發(fā)起連接請(qǐng)求并建立連接，用于實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)和服務(wù)器數(shù)據(jù)的交互。根據(jù)TCP協(xié)議的相關(guān)規(guī)定， TCP Client是有連接和斷開(kāi)的區(qū)別，從而保證數(shù)據(jù)的可靠交換，通常用于設(shè)備與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交互，是最常用的聯(lián)網(wǎng)通信方式。

　?、贒TU模塊在TCP Client模式下嘗試連接服務(wù)器非且本地端口為0時(shí)，每次都以隨機(jī)的端口發(fā)起連接;

　?、跠TU模塊支持短連接功能;

　?、茉谕痪钟蚓W(wǎng)下，如果DTU模塊設(shè)為靜態(tài) IP，請(qǐng)保持DTU模塊的IP和網(wǎng)關(guān)在同一網(wǎng)段，并且正確設(shè)置網(wǎng)關(guān) IP，否則將不能正常通信。

　　將協(xié)調(diào)器工作模式設(shè)置為客戶端，SOCKET參數(shù)設(shè)置如圖3所示。

圖3

　　協(xié)調(diào)器和節(jié)點(diǎn)參數(shù)設(shè)置后，和另外一臺(tái)DTU進(jìn)行通訊，網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手連接到DTU設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，見(jiàn)圖4。

圖4

　　以上測(cè)試完成后，可將節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)線與PLC連接，協(xié)調(diào)器通過(guò)網(wǎng)線與上位機(jī)電腦連接，即可成功將PLC內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)讀取到上位機(jī)。

　　5 WEB頁(yè)面設(shè)置介紹

　　網(wǎng)口DTU模塊支持Web頁(yè)面配置，用戶可通過(guò)任意瀏覽器，輸入模塊 IP 地址及端口(瀏覽器默認(rèn)端口為 80)，登錄成功后進(jìn)入Web頁(yè)面，如圖5所示。

圖5

　　在根據(jù)具體需求選擇一個(gè)或者多個(gè)頁(yè)面進(jìn)行參數(shù)瀏覽和配置(以無(wú)線設(shè)置為例)，見(jiàn)圖6。

圖6

　　正確填入?yún)?shù)后，點(diǎn)擊保存設(shè)置，頁(yè)面會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到模塊管理頁(yè)面，點(diǎn)擊重啟模塊后，模塊重啟，設(shè)置的參數(shù)生效。

　　6 結(jié)束語(yǔ)

　　該P(yáng)LC數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采用智能化的無(wú)線IOT技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)口DTU模塊將PLC內(nèi)部的設(shè)備狀態(tài)信號(hào)采集到上位機(jī)，以數(shù)字形式直觀的展現(xiàn)。該技術(shù)成功解決了上位機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)PLC之間布線困難的問(wèn)題。該系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)具有無(wú)間斷、準(zhǔn)確、及時(shí)等特點(diǎn)，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)預(yù)知，從而保證了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。該技術(shù)是一種智能化的設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，通用性強(qiáng)，現(xiàn)場(chǎng)施工方便，可簡(jiǎn)單復(fù)制和推廣，是工業(yè)智能化設(shè)備管理的先進(jìn)方法。

　　作者簡(jiǎn)介：

　　姓名：齊士新

　　出生年月：1968年生

　　性別：男

　　民族：漢

　　籍貫：天津武清

　　職務(wù)：電氣主任工程師

　　主要從事工作：機(jī)電一體化設(shè)備維護(hù)

　　聯(lián)系電話：13752109389

　　傳真：

　　電子郵件：13752109389@163.com

　　詳細(xì)通信地址：天津武清開(kāi)發(fā)區(qū)福源道—天津南玻節(jié)能玻璃有限公司設(shè)備部

　　郵編：301700