工廠有多臺(tái)PLC時(shí)，不同網(wǎng)段之間如何實(shí)現(xiàn)相互訪問？

一、PLC通訊要跨網(wǎng)段嗎？

PLC通常通過以太網(wǎng)或其他工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（如PROFINET、Modbus TCP等）進(jìn)行通信。當(dāng)PLC位于不同的網(wǎng)段時(shí)，它們不能直接通信，需要特殊的配置或設(shè)備來實(shí)現(xiàn)通信，不同網(wǎng)段的PLC通訊變得尤為重要。

隨著工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和工業(yè)4.0概念的推廣，工廠內(nèi)部通常會(huì)構(gòu)建多層次的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括設(shè)備層、控制層和管理層等多個(gè)層級(jí)。為了確保整個(gè)系統(tǒng)的高效運(yùn)行，不同層級(jí)之間需要進(jìn)行信息交換。此時(shí)兩個(gè)不同網(wǎng)段的PLC并不能相互通信，但同樣需要實(shí)現(xiàn)外網(wǎng)訪問局域網(wǎng)設(shè)備，該如何處理呢？

二、跨網(wǎng)段的PLC通訊技術(shù)

實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段的PLC通訊，需要依賴于先進(jìn)的通訊技術(shù)，主要包括：

1.以太網(wǎng)技術(shù)：作為現(xiàn)代工業(yè)通訊的基礎(chǔ)，以太網(wǎng)提供了高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Α?/p>

2.工業(yè)通訊協(xié)議：如Modbus TCP/IP、Profinet、EtherCAT等，這些協(xié)議定義了數(shù)據(jù)在不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的傳輸規(guī)則。

3.VPN技術(shù)：虛擬私人網(wǎng)絡(luò)（VPN）可以為不同網(wǎng)段的PLC提供安全的通訊隧道。對(duì)于遠(yuǎn)程或分布式系統(tǒng)，VPN可以提供一個(gè)安全的連接，使不同網(wǎng)段上的PLC能夠通信。

4.網(wǎng)關(guān)和路由器

①路由模式：如果兩臺(tái)PLC分別屬于不同網(wǎng)段，并且還有數(shù)據(jù)通訊的需求，那么最典型的應(yīng)用就是通過路由的模式來實(shí)現(xiàn)。在PLC側(cè)需要使能“使用路由器”功能，并填寫對(duì)應(yīng)的網(wǎng)關(guān)地址，然后去調(diào)用相應(yīng)的功能塊進(jìn)行通訊，如在S7-1500中調(diào)用 TSEND_C和TRCV_C去實(shí)現(xiàn)TCP通訊；當(dāng)然在兩臺(tái)PLC間需要有支持路由功能的交換機(jī)來支持，如scalance xc208。這種通訊架構(gòu)的典型使用方式如下圖所示：

②網(wǎng)關(guān)模式：如果兩臺(tái)PLC分別屬于不同網(wǎng)段，并且還有實(shí)時(shí)通訊的需求，那么這時(shí)可以考慮Profinet通訊方式，通過PN/PN Coupler網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換功能。PN/PN Coupler具有兩個(gè)Profinet接口，每個(gè)接口作為一個(gè)Profinet的Io Device鏈接到了各自的Profinet系統(tǒng)中，互連了兩個(gè)PROFINET子網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互。這種通訊架構(gòu)的典型使用方式如下圖所示：

除上述四種方法外，使用附加通訊模塊如無線通訊設(shè)備，也可以實(shí)現(xiàn)PLC之間的無線跨網(wǎng)段通訊。

如果有多臺(tái)PLC分別屬于不同網(wǎng)絡(luò)，擁有不同網(wǎng)段的地址，并且還有數(shù)據(jù)通訊的需求，就可以使用增加無線通訊模塊的方式來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)設(shè)備的通訊，每一個(gè)PLC端連接達(dá)泰無線通訊裝端，即可輕松實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備間的通訊.

這種無線通訊架構(gòu)的典型使用方式如下圖所示：

PLC跨網(wǎng)段通訊的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

以某電廠為例，該廠區(qū)存在多臺(tái)PLC跨網(wǎng)段通訊的需求，需將位于煤棚、翻車機(jī)室、1#鍋爐房、2#鍋爐房及料倉(cāng)控制室這四個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的10臺(tái)處于不同網(wǎng)段的PLC數(shù)據(jù)通過無線通訊設(shè)備傳輸至DCS系統(tǒng)中，完成集中監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制功能。難點(diǎn)在于每個(gè)從站的PLC設(shè)備各處于不同的網(wǎng)段，在經(jīng)過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的考察和每處PLC的網(wǎng)段、通訊協(xié)議以及通訊接口的整理后，設(shè)計(jì)了如下無線方案。

三、跨網(wǎng)段通訊實(shí)施步驟：

1.網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)：首先，需要設(shè)計(jì)一個(gè)合理的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，確保不同網(wǎng)段的PLC可以有效地連接和通訊。

2.IP地址規(guī)劃：為每個(gè)PLC分配合適的IP地址，確保它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)中的唯一性和可達(dá)性。

3.配置路由器和交換機(jī)：使用這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來連接不同的網(wǎng)絡(luò)段，并確保數(shù)據(jù)包能夠正確地在它們之間轉(zhuǎn)發(fā)。

4.選擇和配置通訊協(xié)議：根據(jù)系統(tǒng)需求選擇合適的通訊協(xié)議，并在PLC上進(jìn)行相應(yīng)的配置。

5.安全措施：實(shí)施必要的網(wǎng)絡(luò)安全措施，如使用VPN和防火墻，以保護(hù)通訊過程的安全。

6.測(cè)試和優(yōu)化：在系統(tǒng)部署后，進(jìn)行充分的測(cè)試，確保通訊的穩(wěn)定性和效率，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。

結(jié)論

在實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段PLC通信時(shí)，安全性是一個(gè)重要的考慮因素。確保使用加密技術(shù)、VPN和其他安全措施來保護(hù)通信。此外，遵循最佳實(shí)踐，如定期更新設(shè)備軟件、限制不必要的網(wǎng)絡(luò)訪問等，也是非常重要的。

不同網(wǎng)段的PLC通訊是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)高效運(yùn)作的關(guān)鍵。通過采用合適的通訊技術(shù)和策略，不僅可以提高生產(chǎn)效率和系統(tǒng)靈活性，還可以增強(qiáng)數(shù)據(jù)的安全性。隨著工業(yè)4.0的推進(jìn)，不同網(wǎng)段的PLC通訊技術(shù)將不斷發(fā)展，為智能制造提供更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

審核編輯 黃宇