基于PLC的遠程控制系統(tǒng)設計淺析
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摘要：隨著現(xiàn)代生產(chǎn)的不斷發(fā)展，當前，物聯(lián)網(wǎng)成為了重要的技術形態(tài)，已全面在生產(chǎn)與生活領域發(fā)揮著作用。設備生產(chǎn)越來越現(xiàn)代化、智能化，有效提高設備的工作效能PLC系統(tǒng)是設備的重要部分，隨著工業(yè)設備與產(chǎn)品一起出售到各地，大大方便設備的遠程安裝、維護、調(diào)試與檢修。如果設備在安裝或者運行期間出現(xiàn)問題，就能夠利用物聯(lián)網(wǎng)全面對設備進行調(diào)試，確保設備安全穩(wěn)定運行。這種方式不但減少工作人員的出現(xiàn)場頻率，更能夠體現(xiàn)技術的現(xiàn)代化，減少人力時間成本。遠程工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)控制單元是對設備系統(tǒng)的遠程控制，通過PLC程序修改、運行及監(jiān)控全面掌握好設備的技術參數(shù)。文章將圍繞物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下PLC遠程控制系統(tǒng)設計情況展開詳細分析。
關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；遠程控制；PLC；系統(tǒng)設計
隨著現(xiàn)代技術的全面發(fā)展，各行各業(yè)已經(jīng)形成了以技術為核心載體的工作狀態(tài)，特別是隨著大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)與人民生活中已經(jīng)建立起了以物聯(lián)為基礎的運行方式，全面提高了生產(chǎn)能力與生活質(zhì)量。在大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的設備運行，主要就是利用了遠程智能控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)重點是Zigbee終端設備搜集各類信息，并通過WIFI或GPRS通信技術對遠程的設備模塊進行有效的管理與控制，全面實現(xiàn)了在智能平臺下的數(shù)據(jù)共享，Zigbee節(jié)點間會產(chǎn)生各類有效數(shù)據(jù)和信息，通過共享就能夠做好遠程的監(jiān)控，有效對設備運行情況進行分析，結合信號處理技術和無線傳感器技術，做好對設備模型的調(diào)節(jié)，保證了平臺智能化。
1物聯(lián)網(wǎng)技術主要特點
物聯(lián)網(wǎng)技術是現(xiàn)代技術的重要發(fā)展階段，其工作原理主要是充分利用了大數(shù)據(jù)信息傳感設備及云計算等工具，使各種物體能夠全面和網(wǎng)絡進行連接，確保物品設備能夠智能、自動化操作。人們可以利用遠程計算機或者手機對物品和設備進行智能化的操作，實現(xiàn)對物品設備的定位、跟蹤。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展主要是建立在傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡的基礎上，以科技為基礎，確保了物理對象相互聯(lián)通，使物與物之間形成必然的聯(lián)系，通過遠程的操作，可以有效提升工作效率。目前，基于云計算、無線連接方式的互聯(lián)，全面構建完善了物聯(lián)網(wǎng)，推動了現(xiàn)代技術創(chuàng)新與發(fā)展，使各行各業(yè)更加智能化、自動化，對推動生產(chǎn)生活起到了積極的作用。1.1智能處理與決策技術在不斷創(chuàng)新與發(fā)展，人們?nèi)菀谆煜锫?lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的概念，二者雖然在技術上有相似性，但也存在差異性。物聯(lián)網(wǎng)比互聯(lián)網(wǎng)更先進，因為能夠通過物聯(lián)網(wǎng)體現(xiàn)物與物之間的關聯(lián)，保證了物體的連通。物聯(lián)網(wǎng)技術能夠體現(xiàn)現(xiàn)代的特點，其最大的優(yōu)勢就是智能處理、分析與決策，通過云計算和大數(shù)據(jù)對調(diào)和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與參數(shù)進行對比分析，使物品設備得到有效的控制。
1.2全面感知
物聯(lián)網(wǎng)具備全面感知的能力，因為在設備與物品中加入了傳感器設備，能夠通過設備的自身運行，產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，遠程可以隨時對物體監(jiān)控和檢測。同時，對于一些重要的設備，也可以實現(xiàn)對周邊環(huán)境的整體監(jiān)測，保證了運行環(huán)境的安全與穩(wěn)定。物聯(lián)網(wǎng)技術主要就是將感應器和傳感器植入物品設備中，這樣物品就被賦予了全新的“生命”，物品就有了一定的感應能力，并通過數(shù)據(jù)的形式記錄下來。
1.3可靠傳遞
物聯(lián)網(wǎng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)較多，對于整體與部分之間的處理需要大量的精力，如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題，則無法對設備進行精準分析。要充分保證傳感器外界數(shù)據(jù)采集和分析的能力，最為主要的就是要保證穩(wěn)定的傳輸，讓數(shù)據(jù)能夠進入到后臺的終端，這樣平臺就能夠?qū)υO備進行遠程的分析與決策。網(wǎng)絡系統(tǒng)必須要可靠，以此才能全面提高數(shù)據(jù)穩(wěn)定性、精準度。目前，無線或有線網(wǎng)絡是最主要的傳輸方式，是數(shù)據(jù)有效傳輸?shù)闹巍?/p>
2物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術分析
隨著物聯(lián)網(wǎng)與云平臺的全面發(fā)展，技術一代一代更新，已經(jīng)形成了更加先進的控制系統(tǒng)，只有不斷創(chuàng)新技術能力，從自身運行的不足總結經(jīng)驗教訓，才能不斷完善技術設備，保證物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，不斷擴大應用范圍。
2.1互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的收集
在設計過程中，要充分重視數(shù)據(jù)的收集，只有全面保證數(shù)據(jù)精準，才能更好地分析設備物品的情況。實際數(shù)據(jù)應用時，相關技術人員必須要從云計算平臺和物聯(lián)網(wǎng)線上網(wǎng)絡數(shù)據(jù)上下功夫，全面提高整體的運行效率與質(zhì)量，以此來全面確保數(shù)據(jù)處理效率。設計過程中，充分使用網(wǎng)絡分級編碼全面處理的好數(shù)據(jù)的收集工作，保證各數(shù)據(jù)的共享與傳導。要將網(wǎng)絡結構宿點作為信號流通點，這樣就能夠及時把數(shù)據(jù)進行有效傳遞，保證了信息傳輸?shù)馁|(zhì)量效果。
2.2網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的儲存
網(wǎng)絡數(shù)據(jù)是重要的參數(shù)，要全面提高數(shù)據(jù)的處理能力。為了更加有效分析數(shù)據(jù)的情況，需要對大量的數(shù)據(jù)做好保存，通過數(shù)據(jù)的綜合分析，全面提高設備處理能力。進行儲存數(shù)據(jù)的時候，一定要全面運用分組模式的方式，有效降低儲存空間浪費，避免占據(jù)更多的內(nèi)存。技術人員要對網(wǎng)絡情況進行分類，依靠對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)做好測試點、分組儲存的研討，以此提高數(shù)據(jù)保存質(zhì)量，提高網(wǎng)絡儲存數(shù)據(jù)安全性和穩(wěn)定性。
2.3物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)發(fā)展方向
大數(shù)據(jù)是時代發(fā)展的必然，是生產(chǎn)生活的趨勢，在這樣的時代背景下，物聯(lián)網(wǎng)技術已經(jīng)全面進入到了生產(chǎn)生活各領域，物聯(lián)網(wǎng)也運用自身特點擴大了應用的范圍，信息傳輸、遠程操作、網(wǎng)上調(diào)試等都充分體現(xiàn)了方便性，從一定意義上看，物聯(lián)網(wǎng)技術還能夠更進一步地發(fā)展與創(chuàng)新。目前，我國物聯(lián)網(wǎng)技術潛能較大，只有在實際應用中不斷提高技術層次，才能有效推動物聯(lián)技術發(fā)展。我國還缺少物聯(lián)網(wǎng)的標準，要想全面提高物聯(lián)網(wǎng)技術能力，更好地服務生產(chǎn)生活，就需要不斷進行標準設計。對于物聯(lián)網(wǎng)來說，不同行業(yè)、不同范圍應用存在不同的標準模式，導致了資源分配不合理、過度使用浪費的現(xiàn)狀，要想全面提升物聯(lián)網(wǎng)技術應用效果，就要制定有效的運行標準，通過技術創(chuàng)新改進，有效節(jié)省能源，保證平臺聯(lián)通。物聯(lián)網(wǎng)已廣泛應用到各生產(chǎn)生活層面。我國物聯(lián)網(wǎng)技術較薄弱，整體結構穩(wěn)定性不強，運行中的問題也較多，特別是金融監(jiān)管、網(wǎng)絡安全及個人信息泄露等問題，嚴重制約了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，一些失信、失密行為造成了人們和企業(yè)恐慌和不滿，不利于物聯(lián)網(wǎng)的推廣與應用。各管理單位必須要強化安全性控制，以此來保證國民信息安全，使物聯(lián)技術更快發(fā)展。
3遠程控制系統(tǒng)的原理與優(yōu)勢
3.1遠程控制系統(tǒng)的原理
遠程控制是根據(jù)一定的科學原理開發(fā)的，在實際應用中全面體現(xiàn)了方便、快捷的功能。plc遠程控制系統(tǒng)依靠云服務器將PLC、工控觸摸屏及遠程控制模塊進行有效融合，全面保證了設備能夠通過交換機組處于一個局域網(wǎng)中。在傳遞過程中，把遠程控制模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，最終進入云平臺。在使用過程中，用戶需要與互聯(lián)網(wǎng)并網(wǎng)，接通專用地址訪問設備網(wǎng)絡，就能夠在遠程進行操作。此時，技術人員就好比是到了現(xiàn)場一樣，能夠隨時隨地對PLC做好程序的重新排布，保證了遠程的編程、程序監(jiān)控及屏組界面修改等。PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要是利用了云平臺對各種數(shù)據(jù)進行整合，為了保證數(shù)據(jù)的安全性，設備程序進行了加密的處理，有效避免了網(wǎng)絡被黑客破解，避免了外界接入網(wǎng)絡鏈接，提升了數(shù)據(jù)的安全性。
3.2系統(tǒng)優(yōu)勢
如今，社會化大生產(chǎn)與人民的生活主要依靠網(wǎng)絡進行。進行工業(yè)生產(chǎn)過程中，物聯(lián)網(wǎng)必須要保證穩(wěn)定可靠，才能確保生產(chǎn)的安全，通過PLC遠程控制系統(tǒng)的操作，有效確保了遠程操作的順利進行，技術能夠全面支持PLC和HMI屏幕監(jiān)控、調(diào)試、下載與應用。與傳統(tǒng)的遠程控制系統(tǒng)相比，其優(yōu)勢更加明顯。一是兼容性好。遠程控制系統(tǒng)能全面兼容西門子、三菱和臺達等主流PLC，在操作過程更加簡便，對接入的網(wǎng)絡也更加廣泛，4G、5G、WiFi、以太網(wǎng)及串口RS485等通信方式均能夠滿足不同場合的需求，也保證了設備的廣泛應用，大大滿足了不同場合、不同設備的需要。二是實時性好。遠程操作主要是針對不同的設備進行的，而設備卻是隨處分布的，處于不同地區(qū)的設備，需要通過控制系統(tǒng)進行有效連接，來確保設備安全穩(wěn)定地運行。設備如果出現(xiàn)了問題，技術人員不能快速到達現(xiàn)場，就需要通過物聯(lián)網(wǎng)進行技術調(diào)整，保證了對設備的快速修理與維護，遠程控制系統(tǒng)能夠保證24h在線。三是經(jīng)濟性好。尤其是遠程控制系統(tǒng)不論是使用方還是生產(chǎn)方，均實現(xiàn)了方便快捷的功能，體現(xiàn)了經(jīng)濟效益，設備出現(xiàn)問題，技術人員不必跑到現(xiàn)場進行處理，節(jié)省了時間成本，同時使用方也不需要等待過長的時間，影響生產(chǎn)。四是安全性。設備穩(wěn)定性和安全性是最為主要的功能，遠程控制系統(tǒng)就是要保證設備的安全運行，在安全性上進行了全面的加密處理，避免了被黑客破解、防止外界鏈路，有效提升了系統(tǒng)的安全性。
4系統(tǒng)總體設計結構模型及控制算法
4.1物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下遠程控制系統(tǒng)總體設計和功能模塊分析
現(xiàn)代技術越來越先進，隨著技術的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術也需要跟上時代，不斷適應新環(huán)境要求。要通過技術更新全面創(chuàng)造良好的網(wǎng)絡結構，有效構建遠程控制系統(tǒng)，目前，已經(jīng)全面采用了ZigBee技術，全面提高了模型化平臺的控制能力，保證遠程操作的方便性、快捷性，通過對物品設備的遠程控制，提高了平臺的應用層次。Zigbee和GPRS通信技術全面提高遠程模塊化平臺的遙控監(jiān)測能力，可以更好地保證遠程作業(yè)的智能化操作。要想全面實現(xiàn)遠程操控，就要在核心技術上進行創(chuàng)新，當前系統(tǒng)總體模塊設計是最為主要的部分，通過系統(tǒng)的改進與完善，可以快速建立以網(wǎng)絡為基礎的遠程操作界面。遠程控制系統(tǒng)是核心的技術，其設計思路就是要體現(xiàn)在方便性與安全性上，其系統(tǒng)是無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集模塊，包括傳感器模塊、CAN通信模塊、Zig－bee數(shù)據(jù)模塊、供電模塊、WIFI數(shù)據(jù)模塊、ARM主控模塊及人機交互液晶顯示模塊等部分。傳感器模塊能夠?qū)υO備進行監(jiān)測，及時了解設備的運行工況，作為物聯(lián)網(wǎng)核心單元，能夠全面對設備進行遠程控制，通過模塊化平臺的信息采集、數(shù)據(jù)感知，可以全面把握設備的原始信息；同時，也能夠?qū)λ@得的控制系統(tǒng)原始信息的數(shù)據(jù)進行傳遞，系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入后就能夠提供給ARM主控系統(tǒng)，確保了信號得到快速的處理和執(zhí)行。傳感器是設備的重要結構，利用敏感元件和換能器保證對設備的信號全面采集，模型化平臺遠程控制系統(tǒng)單元就是中樞神經(jīng)，好比是人的大腦，能夠?qū)υO備進行遠程指令，通過模擬信號預處理輸出做好相關的信號調(diào)制，并利用信道均衡算法實現(xiàn)CAN通信。模擬信號預處理機有著強大的功能，要充分保證動態(tài)控制增益功能，才能有效提升增益控制效果與品質(zhì)。系統(tǒng)功能模塊的設計要與設備相符合，用DSP數(shù)字信號處理芯片實現(xiàn)控制系統(tǒng)和PC機A/D采樣交換。遠程控制系統(tǒng)是由一整套的自動模塊、通信模塊和網(wǎng)絡接口模型組成，通過各種模塊的相互功能作用，全面掌握設備的詳情。對遠程控制系統(tǒng)CAN通信模塊的設計，能夠全面提高對設備的處理能力，用ADUM1201和PCA82C250接收遠程指令，利用Zigbee無線網(wǎng)絡實現(xiàn)底層信息的收集，對所接收到的信息進行網(wǎng)絡傳遞，經(jīng)ARM主控系統(tǒng)導入外網(wǎng)，保證了設備的遠程控制能力。
4.2CAN通信信道自適應均衡及控制算法
控制系統(tǒng)能保證整體結構的安全穩(wěn)定性。進行總體結構設計的時候，要保證各部分的均衡性，以結構為基礎，要加強對遠程控制系統(tǒng)CAN通信模塊的設計，遠程控制系統(tǒng)執(zhí)行指令主要是利用了CAN通信模塊，保證數(shù)據(jù)通信的快速與及時，PLC串口與WiFi設備服務器連接，這樣就能夠接入物聯(lián)網(wǎng)平臺確保信息傳輸?shù)陌踩c穩(wěn)定。進行設計時，一定要充分處理好模型平臺控制系統(tǒng)非線性特點。要保證系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，就需要全面處理好模型化平臺遠程控制系統(tǒng)指令的穩(wěn)定，這就對CAN總線實時上傳控制信號指令的及時性提出更高要求，只有充分保證執(zhí)行性，才能進一步解決好系統(tǒng)非線性信道失衡的問題，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。信道均衡設計是提升控制性能的關鍵要素，遠程控制系統(tǒng)離散多徑并不是由一個信號構成的，也就是說，控制系統(tǒng)接收信號由n個決策變量形成，設計時要充分做好多輸入模型組成的功能性排列，以此來有效保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。
4.3系統(tǒng)硬件設計與軟件實現(xiàn)
控制系統(tǒng)包括軟件與硬件兩個部分，要充分保證硬件的性能穩(wěn)定，軟件的操作靈活。從總體結構及功能模塊上看，要全面提高設計能力，需要在控制算法設計上進行優(yōu)化重組，以此來有效提高硬件與軟件的性能。模塊化平臺遠程控制系統(tǒng)硬件電路設計要科學，要全面排列電路。傳統(tǒng)方法是模糊神經(jīng)網(wǎng)絡法、ARM嵌入式主控調(diào)節(jié)，用Zigbee技術驅(qū)動器執(zhí)行相關的指令。在實際使用過程中，通信數(shù)據(jù)傳輸和主控系統(tǒng)執(zhí)行效果較差，效果也并不好。進行設計時需要充分考慮傳統(tǒng)方法的不足，有效避免出現(xiàn)運行的問題。傳統(tǒng)方法弊端不利于實際操作與應用，新系統(tǒng)設計可采用AD－UM1201和PCA82C250芯片，PLC邏輯編程，在全新的物聯(lián)網(wǎng)技術支撐下保證PLC遠程控制能力。數(shù)字芯片用的是TMS320VC5509ADSP芯片，其具備低功耗的特點，也增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，系統(tǒng)電路設計是運行的重點內(nèi)容，時鐘電路通過時鐘振蕩器來完成，是系統(tǒng)最為敏感的控制元件。通過設計運用，能夠全面提高控制系統(tǒng)時鐘頻率精度。在新的設計中，可以采用ADSP-BF53時鐘電路，以此來充分保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，避免電壓波動存在的誤差。
5結束語
綜上所述，隨著技術的全面創(chuàng)新與發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術也得到了有效的提升，在新的運行環(huán)境下，必須要全面依靠PLC遠程控制系統(tǒng)設計，有效提升設備遠程維護能力，更好地提高工作效率。基于PLC遠程控制系統(tǒng)設計是保證設備穩(wěn)定運行的關鍵技術，要在全面優(yōu)化遠程模塊平臺設計中，不斷創(chuàng)新、改變思路，以此來有效提高設備的控制能力，更好地提高生產(chǎn)生活質(zhì)量。
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作者:熊媛 單位:江西工業(yè)職業(yè)技術學院