基于VPN技術的帶式輸送機控制系統

馬洪才

摘? 要：從設備實際生產角度出發，根據設備使用方對設備遠程維護的需求，利用現有的網絡技術，設計一種基于VPN技術的帶式輸送機PLC遠程通信系統，通過VPN網絡技術將數據傳輸到設置在公司總部的遠程工程師站、公司總部的遠程工程師站，通過軟件可進行遠程診斷程序、修改程序、售后維保等服務，即可節省設備供應商的人力和差旅費等成本，也可降低因設備停機造成的成本損失。

關鍵詞：VPN;帶式輸送機;可編程控制器;遠程維護

中圖分類號：TD528? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

帶式輸送機是現代散狀物料連續運輸的主要設備，被廣泛應用在煤炭、冶金、電力、港口等領域，在國民經濟中發揮著重要作用。隨著科學技術和裝備的快速發展，智能化、長距離、大運量、高帶速等大型皮帶輸送機已成為發展的主要方向，其核心技術是應用于帶式輸送機的PLC控制與監控技術，提高了帶式輸送機的運行性能和可靠性。

帶式輸送機產品已遠銷國內外，售后服務成本高，響應速度慢等問題越來越突出。目前，自動化程度高的帶式輸送機的控制方式為中控室集中控制，設備的運行狀態監控和故障診斷均在中央控制室內，在設備運行時操作和維護人員需值守在中央控制室內，無法遠程監控設備的運行狀態并且診斷設備出現各種故障原因;大多數帶式輸送機的使用用戶不具備故障診斷和維護能力，必須生產廠家的專業技術人員到達設備現場才能進行設備故障診斷和維護，無法保證設備的正常生產運行，特別是經濟不發達的國家的出口項目，響應速度慢且費用高，大大降低了企業的生產效率，因此迫切需要研制一套可在任意地點利用手機、平板電腦等智能移動設備進行遠程監控和故障診斷的帶式輸送機控制系統。

1 帶式輸送機的PLC控制系統組成

控制部分是整個帶式輸送機電氣控制系統的核心，通過PLC采集現場的所有信號，經CPU進行程序處理，控制現場的所有設備，并可配置有通信模塊，用于通過通信模塊與變頻器和中控進行通信，實時讀取變頻器中電機的電流、轉速、轉矩等數據，并實現在中控室內啟動、停止帶式輸送機和監控帶式輸送機的各種工作狀態以及和帶式輸送機的上下游設備進行連鎖控制以及對帶式輸送機上輔助設備的控制。

PLC的主要組成部分有導軌、電源模塊、中央處理單元模塊、信號模塊、通信模塊。

1.1 中央處理單元模塊（CPU）

CPU作為整個PLC的核心，起著總指揮的作用。CPU一般由控制電路、運算器和寄存器組成。CPU通過地址總線、數據總線、控制總線與存儲單元、輸入輸出接口電路連接。

1.2 信號模塊

信號模塊是數字量輸入模塊/數字量輸出模塊和模擬量輸入/模擬量輸出模塊的總稱，他們使不同的過程信號電壓或者電流與PLC內部的信號電平匹配。

1.3 電源模塊

電源模塊用于將交流220 V電源轉換成直流24 V電源，供CPU和輸入輸出模塊使用。

1.4 通信模塊

通信模塊用于與變頻器和中控進行通信，實時讀取變頻器中電機的電流、轉速、轉矩等數據，并實現在中控室內啟動、停止帶式輸送機和監控帶式輸送機的各種工作狀態以及和帶式輸送機的上下游設備進行連鎖控制。

2 傳統的PLC遠程通信方式

傳統的PLC遠程通信的網絡連接方式是使用專線把各個站點的設備連接起來，而專線的方式也只能有2種形式：一是通過向當地電信部門申請DDN專線，進行整個系統的連接;二是企業自行向各地分站鋪設光纖線路，進行整個系統的連接。這2種方式都需要大量的資金費用，并且還要向當地的相關通信部門進行申請，整個系統運行起來非常煩瑣。

3 通過VPN技術建立遠程通信方式

3.1 VPN概述

現在隨著網絡技術的進步，VPN技術的運用，解決了這樣實際環境下整套系統的連接問題和數據傳輸的安全問題，并且最大限度地減少了系統初期的資金投入，同時也降低了系統后期的維護成本。

VPN（Virtual Private Network）虛擬專用網絡：指在公共網絡（象Internet）上構建臨時的、安全的邏輯網絡的技術。VPN利用了現有的公共網絡資源，從而節省了公司租用運營商跨省、跨海專線的費用。

3.2 VPN的特點

3.2.1 節約成本

VPN網絡是在公用Internet數據網絡上仿真一條點到點的專線，無須敷設實際的專用長途數據線路，通信成本非常低。

3.2.2 增強的安全性

VPN是加密的，VPN數據包在因特網中傳輸時，因特網上的用戶只看到公用的IP地址，看不到數據包內包括的專有網絡地址。

3.2.3 易于訪問

用戶無論是在外地還是在家中辦公，只要能上互聯網就能利用VPN訪問內網資源，這就是VPN在企業中應用得如此廣泛的原因。

3.2.4 網絡協議支持

VPN支持最常用的網絡協議，這樣基于IP、IPX和NetBEUI協議網絡中的客戶機都可以很容易地使用VPN，這意味著通過VPN連接可以遠程運行依賴于特殊網絡協議的應用程序。

3.3 系統的組成

控制系統由相應的硬件和軟件組成，如圖1所示，由傳感器、可編程控制系統、VPN通信網絡、云綜合管理系統、智能監控設備組成，傳感器布置在輸送機的關鍵部件上，實時檢測輸送機電機電流、電機溫度、滾筒軸承座溫度、電機振動值、滾筒軸承座振動值、膠帶跑偏、膠帶撕裂等輸送機各主要部件的運行狀態，可編程控制系統布置在控制室內，將傳感器的所有信號都接入可編程控制系統，通過可編程控制系統的預編程序，實時進行帶式輸送機的運行數據采集與處理、運行監視和報警、控制與調節，并通過智能網關連接到VPN通信網絡，將數據傳輸到位于公司總部的云綜合管理平臺，云綜合管理平臺是以云存儲為基礎構建了一套計算與服務體系，可以為客戶提供遠程的歷史數據存儲，并提供智能移動設備的接入及訪問機制，客戶可通過授權的智能監控設備象手機、平板電腦進行數據接入和訪問帶式輸送機的運行狀態和故障記錄，并可進行遠程控制和故障診斷。

4 結語

與常規輸送系統控制系統相比，該設計方案可以使用便攜的智能監控設備在任意地點進行監控和控制輸送機的運行，并可在任意地點完成遠程診斷程序、修改程序、數據分析、優化建議、售后維保、安全預警、實時互動等功能，即可節省設備供應商人力和差旅費等成本，也可節省使用方的設備停機造成的損失成本。

參考文獻

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