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[摘 要]为无线远程控制系统提供了一种新型通讯方案，主要是结合DTU模块的通讯功能和PLC的控制功能实现无线远程控制。本文介绍了新型通讯模块DTU的优势和自身的通讯方式；PLC与其连接、设置、通讯和本方案的应用。通过使用该系统，可以提高无线远程控制系统运行的可靠性，缩减项目经费，提供方便高效的使用体验和工程效率。
[关键词]PLC DTU MODBUS 无线控制
中图分类号：TB7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0229-01
引言
随着现代科学技术的发展，我国对无线远程工控技术的需求越来越多，无线远程控制得到了众多工程的亲睐。与此同时可编程控制器（PLC）的远程控制也得到了重要的发展，众多无线模块的出现也验证了未来无线控制的趋势，大量工程实践证明，采用远程控制的PLC在多种场景、复杂环境、管理效率、经济效益等方面有着很大的优势。本文旨在讲解PLC和DTU模块通讯的搭建以及在多种工业控制中的应用。
1. 目前的PLC通讯介绍
目前有线方面的PLC通讯大多为PC/PPI、RS-485接口通讯、RS-232接口通讯、MPI多点接口通讯、PROFIBUS网络线缆通讯、和MODBUS、MPI、PROFIBUS、PPI、自由口等等众多通讯方式和通讯协议，绝大多数通讯需要对应的通讯电缆、通讯接头、调制解调器、中继器等等，并且有线通讯存在线缆长度限制，架设成本高等等缺陷。
2. DTU介绍
DTU（Data Transfer unit）又称数据传输单元，是通过无线通讯网络把串口数据转换为IP数据并传输的无线终端设备。DTU有CPU控制模块、无线通讯模块以及电源模块组成。
DTU模块的主要通讯方式有GSM和GPRS，而GPRS作为工业较为新兴的传输方式，和其它通讯方式相比，有着无与伦比的优势。首先其信道主要采用中国移动等运营商提供的网络通道进行数据交换，信道维护成本低，信号覆盖范围广，系统建设周期短，使用成本低，传输距离理论无距离限制等；其次，其工业模块化设计和宽电压输入等，都降低了使用门槛；永久在线的工作模式，可以24小时监控数据变化。而且，如果监控端和设备现场不在同一地点，或者是有多个不同地点而且距离较远的设备需要同时通讯时，传统的接线已经不能满足，使用DTU通讯就会方便很多。
不仅如此，GPRS灵活全面的的通讯方式、方便的远程管理机制、方便的多模式切换等等有点让其在无线领域有着广泛的应用。
虽然DTU在无线通讯上有着一定的优势，但是由于采用手机通讯信道，其响应时间有着很大的缺陷，信道的响应速度受到了很大的影响。实验验证表明其信号响应速度大概在<=1s左右。因此对于系统延迟要求极高的系统不推荐使用DTU模块，对于系统变量变化缓慢，数据采集周期长的系统，采用DTU模块是完全满足要求的。
3. DTU连接方式
本文以宏电公司出品的DTU h7710为例，该产品具备RS232/422/485或TTL电平接口，如使用其它处理方案则可任意选择通讯方式。本文主要阐明了型号为H7710-SGS 型号的宏电DTU与西门子S7-200系列CPU通過RS-485连接的案例。S7-200CPU上的通讯端口是符合RS-485的兼容9针D型连接器，只需要使用其9针中的2个针脚作为本次通讯的接线即可，分别是PLC端口中的3针信号B和8针信号A，引出3针脚和8针脚连接DTU的485+和485-即可完成PLC和DTU通讯线缆的连接。
4. PLC与DTU通讯方式
PLC通过有线MODBUS-RTU的方式和DTU通讯，在MODBUS-RTU通讯中PLC作为从站，DTU作为主站，通过PLC中的MBUS_INIT和MBUS_SLAVE两个指令开启MODBUS从站通讯，在此基础上通过对PLC和DTU端的设置完成PLC和DTU的设备连接和通讯组建。
5. DTU设置
在DTU与互联网通讯之前，首先要对DTU内部写入设定，使用之前介绍的RS485型接口的宏电DTU，通过RS-485转RS-232串口数据线与计算机连接即可，DTU的设置需要使用宏电专用软件，点击打开串口之后，把需要改写的参数选中后进行更改，即可完成对DTU的参数设置。
6. DTU与互联网的网络组建
DTU连接互联网需要特定的网络组建，通常的DTU中设置界面会有域名和IP的选项。
通常我们设置只需在DSC IP处填写目标计算机的外网IP地址，并在路由器设置界面打开端口映射即可。
但是，由于目前网络大多以多网融合为模式进行构建，并且很多网络运营商的网络节点是关闭的，只有相关运营商的技术人员才能进行分配，所以单单通过IP地址找到目标计算机已经越来越难。
目前DTU与目标计算机通讯寻址的主要方式是通过域名解析的方式，也就是DNS解析，通过“花生壳”等动态域名解析软件，只要当此类软件开启，本机的外网域名就可以确定，DTU就可以顺利地与目标计算机进行通讯。
7. 实现DTU的通讯功能
DTU内部的DNS地址、端口与动态域名解析软件调用的DNS地址、端口保持一致，DTU内部波特率、数据位、停止位、检验位、流控制和PLC中MODBUS内对应的数据保持一致，PLC和DTU就可以正常通讯了。
8. 无线远程控制系统的应用
（1）远程路灯控制：
某城市市内需要远程监控路灯的使用状态，并能够实时控制。对于这样的远程控制系统，如使用本文介绍的DTU构建的无线网络，不仅可以节省大量通讯线缆，并且减少了以往繁杂的施工过程，节约了大量的项目经费。还通过采用划分区域和I/O节点分配等方法进一步大幅控制整个项目资金.
（2）多地区厂房监控：
某公司下属分为多个工厂，每个工厂中配有多条PLC控制的流水线，要求目标计算机能同时监控和控制所有厂区的PLC设备。如按照传统的控制方法，则需购买昂贵的以太网模块或者是更高端的PLC设备，如果采用本文介绍的DTU构建无线网络，厂房内部无需接入网线、没有厂房距离的限制、无需购入新设备或新模块，不但增加了网络的可靠性，同时减少了现场会因布线复杂带来的线缆损坏，更为重要的是缩减了该项目的改进成本。
9. 结语
本套方案采用了DTU与PLC的连接，通过DTU的运营商网络通讯，并支持多DTU模式，通过实现本方案后，减少了现场布线的复杂，大幅缩减了远距离分散PLC的通讯成本。这种高效、稳定、性价比高的无线控制方案适用范围不仅仅是本文中提到的两个案例，在众多需求和环境类似的无线数据监控与控制领域将得到更大范围的应用。
参考文献
[1] 庞皎晓，刘伟，无线通讯技术在PLC控制系统中的应用，电子信息.
[2] 柳迎春，基于PLC和GPRS的无线路灯监控终端的设计，智能电器及计算机应用.
[关键词]PLC DTU MODBUS 无线控制
中图分类号：TB7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0229-01
引言
随着现代科学技术的发展，我国对无线远程工控技术的需求越来越多，无线远程控制得到了众多工程的亲睐。与此同时可编程控制器（PLC）的远程控制也得到了重要的发展，众多无线模块的出现也验证了未来无线控制的趋势，大量工程实践证明，采用远程控制的PLC在多种场景、复杂环境、管理效率、经济效益等方面有着很大的优势。本文旨在讲解PLC和DTU模块通讯的搭建以及在多种工业控制中的应用。
1. 目前的PLC通讯介绍
目前有线方面的PLC通讯大多为PC/PPI、RS-485接口通讯、RS-232接口通讯、MPI多点接口通讯、PROFIBUS网络线缆通讯、和MODBUS、MPI、PROFIBUS、PPI、自由口等等众多通讯方式和通讯协议，绝大多数通讯需要对应的通讯电缆、通讯接头、调制解调器、中继器等等，并且有线通讯存在线缆长度限制，架设成本高等等缺陷。
2. DTU介绍
DTU（Data Transfer unit）又称数据传输单元，是通过无线通讯网络把串口数据转换为IP数据并传输的无线终端设备。DTU有CPU控制模块、无线通讯模块以及电源模块组成。
DTU模块的主要通讯方式有GSM和GPRS，而GPRS作为工业较为新兴的传输方式，和其它通讯方式相比，有着无与伦比的优势。首先其信道主要采用中国移动等运营商提供的网络通道进行数据交换，信道维护成本低，信号覆盖范围广，系统建设周期短，使用成本低，传输距离理论无距离限制等；其次，其工业模块化设计和宽电压输入等，都降低了使用门槛；永久在线的工作模式，可以24小时监控数据变化。而且，如果监控端和设备现场不在同一地点，或者是有多个不同地点而且距离较远的设备需要同时通讯时，传统的接线已经不能满足，使用DTU通讯就会方便很多。
不仅如此，GPRS灵活全面的的通讯方式、方便的远程管理机制、方便的多模式切换等等有点让其在无线领域有着广泛的应用。
虽然DTU在无线通讯上有着一定的优势，但是由于采用手机通讯信道，其响应时间有着很大的缺陷，信道的响应速度受到了很大的影响。实验验证表明其信号响应速度大概在<=1s左右。因此对于系统延迟要求极高的系统不推荐使用DTU模块，对于系统变量变化缓慢，数据采集周期长的系统，采用DTU模块是完全满足要求的。
3. DTU连接方式
本文以宏电公司出品的DTU h7710为例，该产品具备RS232/422/485或TTL电平接口，如使用其它处理方案则可任意选择通讯方式。本文主要阐明了型号为H7710-SGS 型号的宏电DTU与西门子S7-200系列CPU通過RS-485连接的案例。S7-200CPU上的通讯端口是符合RS-485的兼容9针D型连接器，只需要使用其9针中的2个针脚作为本次通讯的接线即可，分别是PLC端口中的3针信号B和8针信号A，引出3针脚和8针脚连接DTU的485+和485-即可完成PLC和DTU通讯线缆的连接。
4. PLC与DTU通讯方式
PLC通过有线MODBUS-RTU的方式和DTU通讯，在MODBUS-RTU通讯中PLC作为从站，DTU作为主站，通过PLC中的MBUS_INIT和MBUS_SLAVE两个指令开启MODBUS从站通讯，在此基础上通过对PLC和DTU端的设置完成PLC和DTU的设备连接和通讯组建。
5. DTU设置
在DTU与互联网通讯之前，首先要对DTU内部写入设定，使用之前介绍的RS485型接口的宏电DTU，通过RS-485转RS-232串口数据线与计算机连接即可，DTU的设置需要使用宏电专用软件，点击打开串口之后，把需要改写的参数选中后进行更改，即可完成对DTU的参数设置。
6. DTU与互联网的网络组建
DTU连接互联网需要特定的网络组建，通常的DTU中设置界面会有域名和IP的选项。
通常我们设置只需在DSC IP处填写目标计算机的外网IP地址，并在路由器设置界面打开端口映射即可。
但是，由于目前网络大多以多网融合为模式进行构建，并且很多网络运营商的网络节点是关闭的，只有相关运营商的技术人员才能进行分配，所以单单通过IP地址找到目标计算机已经越来越难。
目前DTU与目标计算机通讯寻址的主要方式是通过域名解析的方式，也就是DNS解析，通过“花生壳”等动态域名解析软件，只要当此类软件开启，本机的外网域名就可以确定，DTU就可以顺利地与目标计算机进行通讯。
7. 实现DTU的通讯功能
DTU内部的DNS地址、端口与动态域名解析软件调用的DNS地址、端口保持一致，DTU内部波特率、数据位、停止位、检验位、流控制和PLC中MODBUS内对应的数据保持一致，PLC和DTU就可以正常通讯了。
8. 无线远程控制系统的应用
（1）远程路灯控制：
某城市市内需要远程监控路灯的使用状态，并能够实时控制。对于这样的远程控制系统，如使用本文介绍的DTU构建的无线网络，不仅可以节省大量通讯线缆，并且减少了以往繁杂的施工过程，节约了大量的项目经费。还通过采用划分区域和I/O节点分配等方法进一步大幅控制整个项目资金.
（2）多地区厂房监控：
某公司下属分为多个工厂，每个工厂中配有多条PLC控制的流水线，要求目标计算机能同时监控和控制所有厂区的PLC设备。如按照传统的控制方法，则需购买昂贵的以太网模块或者是更高端的PLC设备，如果采用本文介绍的DTU构建无线网络，厂房内部无需接入网线、没有厂房距离的限制、无需购入新设备或新模块，不但增加了网络的可靠性，同时减少了现场会因布线复杂带来的线缆损坏，更为重要的是缩减了该项目的改进成本。
9. 结语
本套方案采用了DTU与PLC的连接，通过DTU的运营商网络通讯，并支持多DTU模式，通过实现本方案后，减少了现场布线的复杂，大幅缩减了远距离分散PLC的通讯成本。这种高效、稳定、性价比高的无线控制方案适用范围不仅仅是本文中提到的两个案例，在众多需求和环境类似的无线数据监控与控制领域将得到更大范围的应用。
参考文献
[1] 庞皎晓，刘伟，无线通讯技术在PLC控制系统中的应用，电子信息.
[2] 柳迎春，基于PLC和GPRS的无线路灯监控终端的设计，智能电器及计算机应用.