西門子擴展數字量信號板6ES7288-5DT04-0AA0

一、基本信息

        中國正在進行產業(yè)升級，越來越多的機械設備開始銷售到全國各地，出口到世界各個國家，這是一個令人欣喜的現(xiàn)象。隨著工業(yè)自動化行業(yè)的發(fā)展，生產設備的自動化水平越來越高，幾乎所有的自動化設備都不可避免的涉及現(xiàn)場調試和現(xiàn)場故障診斷。目前機械設備制造廠家面臨的是調試人員短缺，出差效率低和差旅費用支出過多的問題，如果有一種技術可以讓設備調試人員不到現(xiàn)場就可以進行簡單的程序修改和故障診斷的話，無疑會大受歡迎。

        隨著通信技術和應用軟件的不斷發(fā)展，目前可以利用的軟硬件工具也越來越多，將這些軟硬件進行有機的結合配置，不難發(fā)現(xiàn)有很多手段可以實現(xiàn)遠程調試和診斷。在這些方法中，通過第三方工具部署PC間的VPN網絡然后再利用西門子TIA Portal Cloud Connector組件進行PLC的遠程連接無疑是簡單和節(jié)省成本的。

        下面通過PC之間VPN網絡的構建和TIA Portal Cloud Connector組件的部署兩個部分進行介紹。

二、PC間VPN網絡構建

        當前可以構建VPN網絡的軟件硬件非常多，但對于工業(yè)場合來講通過簡單的軟件和設置快速部署VPN連接才是有競爭力的。因為在工業(yè)現(xiàn)場，維護人員的知識水平參差不齊，甲方維護人員也沒有足夠的耐心協(xié)助設備廠家進行協(xié)調處理。因此，此類方案必須足夠簡單才有說服力。以下介紹通過Teamviewer 和蒲公英VPN兩款軟件進行構建VPN。

• 2.1 通過Teamviewer構建VPN網絡

        TeamViewer是一款能在任何防火墻和NAT代理的后臺用于遠程控制的應用程序，桌面共享和文件傳輸的簡單且快速的解決方案。連接到另一臺計算機只需要在兩臺計算機上同時運行 TeamViewer 即可，而不需要進行安裝（也可以選擇安裝，安裝后可以設置開機運行）。該軟件面世時間長，性能可靠穩(wěn)定，度較大，非常方便部署用于遠程控制等。

        該軟件還有一個“隱藏”功能，可以用于兩臺裝有Teamviewer軟件的PC之間建立VPN連接，且操作非常簡單。用戶只需要在軟件中安裝VPN組件，之后利用ID和Password就可以建立VPN連接。

        圖1顯示了VPN驅動程序的安裝方法，目前顯示卸載VPN是因為該驅動程序已經安裝。

圖1  VPN驅動的安裝與卸載

        安裝完VPN驅動之后可以在主界面中選擇VPN連接方式并且輸入伙伴ID，就可以建立VPN連接了，如圖2所示，操作非常簡單。建立VPN之后就可以在圖3的界面中看到兩臺PC的VPN地址和數據流量，圖3還給出了PING的測試效果。

圖2  VPN的建立

圖3  VPN的建立效果

        Teamviewer實現(xiàn)VPN的操作是非常簡單的，不過該軟件是一款德國的商業(yè)軟件，在國內的使用效果時好時壞不太穩(wěn)定，更重要的是對個人用戶和非許可用戶的使用時間限制比較嚴格，長期使用體驗較差。如果需要長期使用建議購買許可證，許可證收費較高。

• 2.2 通過蒲公英VPN構建VPN網絡

        由上海貝銳科技開發(fā)的蒲公英VPN軟件也可以方便的實現(xiàn)PC之間的VPN連接，只需要在兩臺PC上登錄同一個賬號就可建立一個VPN網絡，該產品免費版本就可以實現(xiàn)簡單的點對點VPN，同時也可以結合硬件產品實現(xiàn)企業(yè)級的VPN網絡搭建。相對于Teamviewer, 蒲公英VPN的網絡構建成本較低，且可以根據客戶需求進行定制，適合國內用戶。

        這兩個軟件有一個共同的特點是安裝文件體積非常小，特別適合于臨時部署VPN時的軟件分發(fā)，且兩個軟件操作均非常簡單，幾乎零上手難度。

圖4  蒲公英VPN的建立效果

三、TIA Portal Cloud Connector連接到PLC

        在建立了VPN連接之后，安裝有博途軟件和TIA Portal Cloud Connector的PC可以通過現(xiàn)場只安裝TIA Portal Cloud Connector軟件的PC對現(xiàn)場PLC、觸摸屏、驅動器進行遠程調試和診斷，非常方便。

圖5  TIA Portal Cloud Connector方案架構

        在調試環(huán)境的創(chuàng)建過程中，一步兩臺PC均啟動TIA Portal Cloud Connector，現(xiàn)場端的配置為用戶設備，調試人員本地端配置為遠程設備，并且在本地端的協(xié)議標簽欄內輸入用戶設備側的VPN地址，如下圖6、圖7所示。

圖7  用戶設備地址配置

        經過這些設置之后就可以通過啟動通信按鈕建立兩者之間的關系，通過狀態(tài)顯示窗口和狀態(tài)符號指示器判斷連接是否建立。之后就可以打開博途進行各種操作了，值得注意的是在建立連接之后博途軟件的網卡列表中會出現(xiàn)現(xiàn)場端PC上的網卡信息，在搜索網絡和下載時可以直接選擇相應的網卡進行下載，非常直觀方便，經測試也可以用于程序的上傳。

圖8  連接建立的效果

        由于在激活TIA Portal Cloud Connector之后，現(xiàn)場端的網卡被映射到了本地，實際操作過程中，只需要直接選中現(xiàn)場端與設備相連接的網卡即可。同時，經過實際測試，在Cloud Connector連接激活之后，Starter和Smart PLC 軟件也可以直接通過該網卡直接在線以及上傳程序、監(jiān)控程序，十分驚喜。

圖10 STARTER中的連接效果

四、應用總結

        TIA Portal Cloud Connector 有多種應用場景和配置方法，本文所述的部署方式僅僅代表筆者本人意見，個人認為是實用也是快速實現(xiàn)遠程調試診斷的方案。考慮到設備維護時現(xiàn)場環(huán)境惡劣，維護人員技術水平較差，必須要用及其簡單快速的方式完成部署，否則在高級的方案和設備也很難在現(xiàn)場推廣。得益于目前筆記本電腦的普及和移動通信速度的大幅度提升和流量費用的大幅降低，使得現(xiàn)場人員通過手機熱點的方式連接到Internet已經不是什么難事了，需要做的僅僅是在筆記本電腦上點幾下按鈕而已。

        綜上所述，PC間的VPN配合TIA Portal Cloud Connector可能會是接下來被重點關注的遠程設備維護解決方案之一。

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PC與S7-200系列PLC通信的連接 西門子PLC
S7-200系列PLC有通信方式有三種：一種是點對點（PPI）方式，用于與該公司PLC編程器或其它人機接口產品的通信，其通信協(xié)議是公公開的。另一種為DP方式，這種方式使得PLC可以通過Profibus-DP通信接口接入Profibus現(xiàn)場總線網絡，從而擴大PLC的使用范圍。后一種方式是自由口通信（Freeport）方式，由用戶定義通信協(xié)議，實現(xiàn)PLC與外設的通信。以下采用自由口通信方式，實現(xiàn)PC與S7-200系列PLC通信。
PC與S7-200系列PLC通信連接
PC為RS232C接口，S7-200系列自由口為RS485。因此PC的RS232接口必須先通過RS232/RS485轉換器，再與PLC通信端口相連接，連接媒質可以是雙絞線或電纜線。西門子公司提供的PC/PPI電纜帶有RS232/RS485轉換器，可直接采用PC/PPI電纜，因此在不增加任何硬件的情況下，可以很方便地將PLC和PC的連接，如圖7-17所示。也可實現(xiàn)多點連接。
西門子S7-200 SMART模塊
西門子PLC控制系統(tǒng)設計的幾個步驟
（一）決定系統(tǒng)所需的動作及次序。
當使用可編程控制器時，重要的一環(huán)是決定系統(tǒng)所需的輸入及輸出。輸入及輸出要求：
(1) *步是設定系統(tǒng)輸入及輸出數目。
(2) 第二步是決定控制先后、各器件相應關系以及作出何種反應。
（二）對輸入及輸出器件編號
每一輸入和輸出，包括定時器、計數器、內置寄存器等都有一個一的對應編號，不能混用。
（三）畫出梯形圖。
根據控制系統(tǒng)的動作要求，畫出梯形圖。
（四）將梯形圖轉化為程序
把繼電器梯形圖轉變?yōu)榭删幊炭刂破鞯木幋a，當完成梯形圖以后，下一步是把它的編碼編譯成可編程控制器能識別的程序。
這種程序語言是由序號（即地址）、指令（控制語句）、器件號（即數據）組成。地址是控制語句及數據所存儲或擺放的位置，指令告訴可編程控制器怎樣利用器件作出相應的動作。
（五）在編程方式下用鍵盤輸入程序。
（六）編程及設計控制程序。
（七）測試控制程序的錯誤并修改。
（八）保存完整的控制程序。