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(chǎng)，贏(yíng)得市場(chǎng)及售后服務(wù)響應的及時(shí)性與高效性已變得至關(guān)重要。然而，傳統的售后服務(wù)模式即一旦設備或系統出現故障，專(zhuān)業(yè)工程師需到客戶(hù)現場(chǎng)進(jìn)行設備維護，勢必花費大量的人力成本與時(shí)間成本，從而間接造成設備或系統成本的增加。因此，為節約成本，同時(shí)為客戶(hù)提供更為快捷的服務(wù)，減少客戶(hù)的損失，本地化的遠程診斷和維護目前已成為用戶(hù)迫切需要解決的問(wèn)題。

    事實(shí)上，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)的快速發(fā)展，從早期借助公用電話(huà)交換網(wǎng)絡(luò )(以下簡(jiǎn)稱(chēng)PSTN網(wǎng)絡(luò ))到如今基于互聯(lián)網(wǎng)，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(shí)現PLC遠程診斷與維護的解決方案。

   方案一、通過(guò)使用Modem，借助PSTN 網(wǎng)絡(luò )建立遠程連接

   電話(huà)網(wǎng)PSTN是目前全球普及程度最高、成本最低的公用通訊網(wǎng)絡(luò )。PSTN是以電路交換（circuit-switched）方式進(jìn)行數據傳輸。在進(jìn)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(huì )沿著(zhù)相同的路徑和順序進(jìn)行傳輸。因此利用PSTN網(wǎng)絡(luò )實(shí)現遠程訪(fǎng)問(wèn)是一種切實(shí)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(shí)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(guò)Modem直接撥號進(jìn)行連接。硬件配置上僅需兩端各連接一臺Modem。當需要對PLC進(jìn)行遠程訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，通過(guò)使用 AT命令或Modem廠(chǎng)家提供的撥號軟件直接撥打對端Modem的電話(huà)號碼即可建立連接。網(wǎng)絡(luò )支持上，工程師站與PLC遠程站均需要電話(huà)網(wǎng)的接入。軟件方面，僅需繼續使用原有PLC組態(tài)軟件即可。
   
                      

    該方案實(shí)施時(shí)，Modem的選型時(shí)需要充分考慮其兼容性、通用性、可靠性及訪(fǎng)問(wèn)安全性，從而保證數據可靠穩定的傳輸。對于PSTN網(wǎng)絡(luò )的互聯(lián)，通?？梢圆捎闷胀〒芴栯娫?huà)線(xiàn)入網(wǎng)和租用電話(huà)專(zhuān)線(xiàn)入網(wǎng)兩種方式。其中普通撥號電話(huà)線(xiàn)連接方式的費用比較經(jīng)濟，收費價(jià)格與普通電話(huà)的收費相同；通過(guò)租用電話(huà)專(zhuān)線(xiàn)入網(wǎng)則可以提供更高的通信速率和數據傳輸質(zhì)量，但相應的費用也較前一種方式高。使用專(zhuān)線(xiàn)的接入方式與使用普通撥號線(xiàn)的接入方式?jīng)]有太大的區別，但是省去了撥號連接的過(guò)程。通常，當決定使用專(zhuān)線(xiàn)方式時(shí)，用戶(hù)必須向所在地的電信局提出申請，由電信局負責架設和開(kāi)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(shí)現了。

   顯然該方案配置十分簡(jiǎn)單，硬件設備價(jià)格便宜。但該方案也存在一定的應用限制：PSTN網(wǎng)絡(luò )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(jiǎn)單的遠程維護任務(wù)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(mǎn)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(chǎng)合，則需要尋求更為適合的方案。

   方案二、通過(guò)使用VPN路由器，基于互聯(lián)網(wǎng)建立遠程連接
  
                      

   由于PSTN網(wǎng)絡(luò )存在如上限制，隨著(zhù)以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展，許多用戶(hù)開(kāi)始考慮結合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現對PLC等工控設備的遠程訪(fǎng)問(wèn)。當然，這也得益于全球互聯(lián)網(wǎng)建立和運營(yíng)成本的降低。無(wú)疑基于互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現遠程訪(fǎng)問(wèn)，能夠大大提高數據的傳輸速率，滿(mǎn)足工程師在線(xiàn)監控、高速上傳及下載程序等需求，同時(shí)也可以實(shí)時(shí)采集數據和系統監控。目前，這種解決方案已在采用以太網(wǎng)通訊協(xié)議的PLC設備及系統中得到應用。具體實(shí)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(lián)網(wǎng)，即建立兩臺路由器間點(diǎn)對點(diǎn)連接，實(shí)現PC與PLC的遠程連接。

   該方案實(shí)施中，最為關(guān)鍵的是需要解決固定（靜態(tài)）IP地址的問(wèn)題。在互聯(lián)網(wǎng)上想要訪(fǎng)問(wèn)到某一個(gè)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(dòng)態(tài)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(hù)應用中IP地址使用費用為1000元/月（非官方報價(jià)，僅供參考)。因此，若使用固定IP地址進(jìn)行大量PLC設備的遠程訪(fǎng)問(wèn)顯然是不經(jīng)濟的（當然，這種方式也有其應用的環(huán)境，比如大型系統的實(shí)時(shí)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(lián)網(wǎng)的方式；另一種是采用DDNS動(dòng)態(tài)域名解析的方式來(lái)。

  1） ADSL寬帶接入：通過(guò)使用ADSL Modem上網(wǎng)，一旦ADSL Modem聯(lián)網(wǎng)后即可獲得一個(gè)IP地址，若網(wǎng)絡(luò )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(shí)現時(shí)，將路由器的WAN網(wǎng)口與ADSL Modem連接，通過(guò)路由器讀取到的IP地址，即為固定IP地址。

  2） 動(dòng)態(tài)域名解析服務(wù)，簡(jiǎn)稱(chēng)DDNS（Dynamic Domain Name Server），是將用戶(hù)的動(dòng)態(tài)IP地址映射到一個(gè)固定的域名解析服務(wù)上，用戶(hù)每次連接網(wǎng)絡(luò )的時(shí)候，客戶(hù)端程序就會(huì )通過(guò)信息傳遞把該主機的動(dòng)態(tài)IP地址傳送給位于服務(wù)商主機上的服務(wù)器程序，服務(wù)程序負責提供DNS服務(wù)并實(shí)現動(dòng)態(tài)域名解析。就是說(shuō)DDNS捕獲用戶(hù)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(wù)器上。一些DDNS服務(wù)商DynDNS.org可以提供免費的動(dòng)態(tài)域名使用，用戶(hù)可以在線(xiàn)申請免費的域名。

  解決固定IP地址的獲取問(wèn)題后，通過(guò)路由器內置的NAT功能，將PLC設備的內網(wǎng)地址映射至路由器的外部端口，PC就可以輕松地遠程訪(fǎng)問(wèn)到PLC，對其進(jìn)行遠程診斷與維護了。

   另外，由于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )存在一定的不安全性。在該方案實(shí)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(guān)鍵及重要數據的傳輸。目前通過(guò)VPN(虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò ))以及IPsec（Internet協(xié)議安全）協(xié)議保證數據地安全性是行之有效的解決辦法。VPN技術(shù)為PC與PLC之間建立一個(gè)臨時(shí)的、安全的連接，也理解為一條穿過(guò)混亂的公用網(wǎng)絡(luò )的安全、穩定的隧道。而IPSec則為這種“隧道技術(shù)”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(fā)送方的真實(shí)身份以及數據在傳輸過(guò)程中是否遭篡改。加密機制通過(guò)對數據進(jìn)行編碼來(lái)保證數據的機密性，以防數據在傳輸過(guò)程中被竊聽(tīng)，從而保證在網(wǎng)絡(luò )層實(shí)現數據的加密與認證。目前工業(yè)路由器（如菲尼克斯電氣FL MGuard）均已內置VPN及IPsec功能，配置簡(jiǎn)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站都需要鋪設電話(huà)線(xiàn)或網(wǎng)線(xiàn)，才能接入電話(huà)網(wǎng)絡(luò )或互聯(lián)網(wǎng)。然而對于在某些應用場(chǎng)合可能沒(méi)有電話(huà)線(xiàn)或一些移動(dòng)、旋轉設備鋪設線(xiàn)纜很不方便，同時(shí)鋪線(xiàn)后往復運動(dòng)很容易導致線(xiàn)纜的折斷。因此適合采用無(wú)線(xiàn)的方式。接下來(lái)本文將介紹一種基于互聯(lián)網(wǎng)和GPRS網(wǎng)絡(luò )的無(wú)線(xiàn)遠程訪(fǎng)問(wèn)方案。

   方案三、通過(guò) GPRS Modem，基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )及互聯(lián)網(wǎng)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(guò)串口電纜或網(wǎng)線(xiàn)與GPRS Modem連接。網(wǎng)絡(luò )支持上，PLC遠程站側，用戶(hù)需要向運營(yíng)商中國移動(dòng)申請開(kāi)通GPRS/EDGE業(yè)務(wù)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(wǎng)使用。其實(shí)現原理與方案二相同，通過(guò)路由器與GPRS Modem間建立VPN，建立不同局域網(wǎng)內的PC與PLC設備的連接。方案實(shí)施時(shí)，同樣需要考慮固定IP地址問(wèn)題。在數據傳輸時(shí)，GPRS Modem 通常作為訪(fǎng)問(wèn)的發(fā)起者連接路由器。因此，GPRS Modem需要獲取到路由器的公網(wǎng)IP，才能訪(fǎng)問(wèn)到路由器。這里的公網(wǎng)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(wǎng)絡(luò )已廣泛覆蓋至全球范圍。GPRS以分組交換技術(shù)為基礎，采用TCP/IP通訊協(xié)議，從而將移動(dòng)通信與Internet網(wǎng)絡(luò )聯(lián)系起來(lái)。隨著(zhù)運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )建設的加速，GPRS網(wǎng)絡(luò )基礎上發(fā)展的2.75G EDGE網(wǎng)絡(luò )，傳輸速率最高可達210kbit/s。同時(shí)，GPRS永久在線(xiàn)。因此GPRS網(wǎng)絡(luò )在數據通訊上具有通用性、實(shí)時(shí)性、高速傳輸及運營(yíng)成本低等優(yōu)勢，是目前無(wú)線(xiàn)通訊領(lǐng)域采用較多的網(wǎng)絡(luò )。特別是隨著(zhù)3G技術(shù)的發(fā)展，基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的數據傳輸性能將大大提升?；贕PRS網(wǎng)絡(luò )的PLC遠程診斷與維護方案，較有線(xiàn)的通訊方式，組網(wǎng)更為方便與靈活；同時(shí)永久在線(xiàn)與高通訊速率，滿(mǎn)足了工程師PLC快速診斷與維護的需求。

   當前業(yè)內越來(lái)越多領(lǐng)先的設備制造商開(kāi)始提供或出售設備的在線(xiàn)服務(wù)，提升品牌競爭力的同時(shí)，大大降低售后服務(wù)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(zhù)以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，我們可以預見(jiàn)，未來(lái)基于以太網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的遠程訪(fǎng)問(wèn)方式必將成為發(fā)展趨勢。