基于GPRS模块的PLC远程监控

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基于GPRS模块的PLC远程监控概述:基于GPRS模块的PLC远程监控,在工业领域获得了很广泛的应用。本文详细介绍了传统的透传GPRS模块和广州市巨控电子科技有限公司GRM200系列非透传GPRS模块的原理,并进行了分析和对比。透传模式:传统的透传GPRS模块,往往在电脑上虚拟成一个串口,组态软件发出的用户数据,通过虚拟串口,加上TCP/IP的数据包后通过因特网发送给GPRS模块,GPRS模块收到数据后,将TCP/IP数据包头去掉,然后再将用户数据透明的传输给远程设备。简单的说,组态软件给虚拟串口发出的用户数据,没有任何更改的通过GPRS模块的485接口发送给了远程设备。非透传模式:打包压缩传输打包压缩传输PLC内置协议巨控GPRS模块采用非透传的模式,特点如下:1.GPRS模块和PLC直接进行通讯,使用PLC本身的协议,如西门子S7-200的PPI协议或S7-300/400的MPI协议。2.OpcServer负责和GPRS模块通讯,数据格式和内容经过压缩和打包,。3.组态软件通过OPC接口,从巨控OpcServer软件直接获取数据。OPC做为一种标准的接口,GRM200对WINCC,组态王,力控等各种组态都能完全支持!4.OpcServer负责和GPRS模块通讯,数据格式和内容经过压缩和打包。流量比较:1.透传模式传输GPRS数据的格式如下:IP头(20字节)TCP选项(一般12字节)TCP头(20字节)协议头(3字节)用户数据(不定)用户数据,即组态软件通过虚拟串口发送的有用数据,由此可见,如果用户数据过短,一次数据传输的利用率过低,会导致大量的流量浪费。2.传统透传模式,组态软件和GPRS模块通讯的数据完全是由组态软件及通讯协议决定,对于不同数据类型的变量,无法打包一次读取,或者即使相同的数据类型,寄存器地址间隔超过一定的值,也无法打包。这就导致每次通讯实际的用户数据并不多,在这种情况下需要加上TCP/IP的数据包,大大浪费了流量。3.巨控首创的非透传模式OpcServer和GPRS模块之间完全采用自定义的打包和数据压缩格式,同一包数据中的变量可以不受寄存器类型和地址间隔的限制,可以最大程度上降低流量。4.在一个典型的应用中,使用GRM200G的非透传远程监控100个PLC变量,3S更新一次,一个月只需要100多M的流量(15元费用)。速度比较:传统透传模式,组态软件和GPRS模块通讯的数据完全是由组态软件决定,即使只需要访问PLC一个变量,也需要上位机发出一次读变量请求后,经过GPRS延迟时间(延迟为秒级),从GPRS模块获取读取结果。巨控首创的非透传模式,OpcServer和GPRS模块之间完全采用自定义的打包和数据压缩格式,可以在一次传输中更新上百个变量(不受寄存器类型和地址间隔的限制)。此外,巨控科技的非透传模式还采用了多包并发采集的策略,不需要像传统透传模式一样,发出一次读数据请求后,需等待回复后,才能发送下一次读数据请求,而是可以连续发出多包读命令,然后依次获取读取结果。这样明显加快了读取数据的效率,有效避免了GPRS延迟过大的瓶颈!稳定性比较:1.传统透传模式,监控电脑往往通过花生壳绑定动态域名的方式来解决需要固定IP的问题,而动态域名非常不稳定,导致多年来工控界对于GPRS远程监控有了一个结论,不稳定,不实用。此外,绑定动态域名对最终用户来说,也比较繁琐,无法实现即装即用。巨控模块内置云监控服务,提供稳定的服务,可以完全应用于工业高可靠性场合。监控电脑端只需要能上网,无需固定IP和绑定域名,对最终用户而言完全做到即装即用!2.一般来说,GPRS数据包越长,数据的利用率会越高,有利于提高吞吐量和效率,但是在基站网络比较繁忙的时候,GPRS的数据包长度越长,丢包率和重发次数会明显增加,反而使效率变得更低,甚至出现通讯中断的情况。如前所述,传统的透传模块的一次传输数据的包长,完全由组态软件当前要读写的数据决定,无法根据网络负载改变。而采用非透传的巨控GPRS模块,OpcServer可以根据网络的延迟情况和当前的丢包率,动态的调整GPRS数据分包长度,获得性能和稳定性的较好平衡!关于GPRSDTU其他稳定性的介绍,请参考文章鉴别GPRSDTU稳定性的方法:组态软件发出读数据请求读数据结果1读数据结果n读数据结果2读数据结果OPC发出读数据请求1OPC发出读数据请求2OPC发出读数据请求nGPRS固有延迟(秒级)透传非透传GPRS与短信互补GPRS作为主流的通信方式可以轻松应对大部分应用,但是其不足之处在于,语音和短信业务的优先级比GPRS的优先级更高。当基站覆盖的区域语音业务比较繁忙时可能导致GPRS中断,此时可使用短信来发送一些紧急的数据和消息。使用透传的GPRS模块,虽然GPRS模块本身是具备短信功能的,但是由于在这种模式下,GPRS模块只是一个透明的数据转发器,因此不能使用同一个模块既发短信,又实现数据透传。通常解决方法是在电脑上再使用一个短信猫,利用组态软件提供的驱动,实现一些简单的短信报警。此方案缺陷在于,短信猫依赖电脑运行,如果需要短信报警,必须保障电脑永远开机且不出现死机,重启,可靠性不高。此外,还需要同时保证GPRS模块和短信猫SIM卡不欠费,才能完成上述功能,给管理带来一定的难度。巨控科技首创的无线方案使用GRM200G和PLC连接,完成短信和GPRS双重功能,即使GPRS网络中断或者繁忙,依然可以通过手机短信监控远程设备。通过简单的配置,可以完成短信报警,短信读写PLC任意寄存器,定时发送设备信息到值班人员手机等!此外,GRM200还具备智能流量和费用查询管理功能,最大限度降低管理难度,保障无线监控系统的可靠运行!为什么透传模式无法完全实现PLC的监控:以西门子S7-200的PLC为例,上位机和PLC通讯时一次读写过程如下:1.首先上位机发出读写命令,2.PLC作出接收正确的响应,3.上位机接到此响应则发出确认申请命令,4.PLC则完成正确的读写响应,回应给上位机数据。由于PPI协议规定,在第3步,上位机必须在毫秒级的时间内迅速发出确认申请命令,否则PLC会认为通讯故障,而GPRS固有的通讯延迟(一般为1秒或几秒)导致传统的透传模式无法达到此要求,实际上,即使采用3G透传,也无法达到此实时性要求。由此可见:传统的透传模式无法实现西门子PLC的PPI协议的远程监控,只能采用MODBUS协议,加大延迟时间来间接实现。同理,S7-300的MPI协议,也无法使用透传模块实现远程监控。巨控科技的非透传模式,很好的解决了这个问题,由GRM200模块直接和PLC通过485通讯,对通讯的实时性可以完全保证!巨控科技支持的PLC:1.MODBUS主机协议,该协议支持所有使用MODBUS通讯协议的设备,如AB,信捷XC系列PLC,台达PLC,海为S/H系列PLC,艾默生EC系列PLC,凯迪恩K3系列PLC,德维森全系列PLC等。2.MODBUS从机协议。3.PPI协议支持GRM200与西门子S7-200系列PLC之间的通讯4.MPI协议支持GRM200与德国西门子公司S7-300,S7-400PLC的通讯5.三菱FX系列PLC协议,使用485BD通讯板卡,支持FX系列PLC全部型号。6.欧姆龙HOSTLINK协议。参考文献:1.吕捷,GPRS技术,北京邮电大学出版社,20012.刘方,林晓辉基于GPRS的嵌入式智能家居终端的设计与实现,微计算机信息3.田锦,GPRS数据分包长度和心跳包间隔性能分析,电讯技术4.WorrallST,SadkaAH,SweeneyBackwardCompatibleUser-DefinedDataInsertionintoMPEG-4BitstreamsElectronicsLetters,5.巨控科技,GRM200使用手册6.巨控科技,GRM200驱动手册

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