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1、基于基于 GPRS 模块的模块的 PLC 远程监控远程监控 概述：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：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，
2、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：非透传模式：打包压缩传输打包压缩传输 打包压缩传输打包压缩传输 PLC 内置协议内置协议 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
3、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。流量流量比较比较：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
4、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
5、（延迟为秒级），从 GPRS 模块获取读取结果。在实际应用中，如果有多个设备通过同一个透传模块和上位机通讯，需要数分钟才能更新一次数据！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，一包内也可以是不同从机设备的数据），在几秒内就可以更新来自不同从机设备的上百个变量！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
6、效率，有效避免了 GPRS延迟过大的瓶颈！稳定性比较稳定性比较：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
7、，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 GPRS DTU 其他稳定性的介绍，请参考文章 鉴别 GPRS DTU 稳定性的方法：http:/ 组态软件发出组态软件发出 读数据请求读数据请求 读数据结果读数据结果 1 读数据结果读数据结果 n 读数据结果读数据结果 2 读数据结果读数据结果 OPC 发
8、出发出 读数据请求读数据请求 1 OPC 发出发出 读数据请求读数据请求 2 OPC 发出发出 读数据请求读数据请求 n GPRS 固有延迟固有延迟(秒级秒级)透传透传 非透传非透传 GPRS 与短信互补与短信互补 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
9、，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
10、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!为什么为什么透传模式无法完全实现透传模式无法完全实现 PLC 的监控的监控：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，
11、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
12、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，S7-400 PLC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。参考文献参考文献:1.吕捷，GPRS 技术，北京邮电大学出版社，2001 2.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.Worrall S T,Sadk a A H,Sweeney Backward Compatible User-Defined Data Insertion into MPEG-4 Bit streams Electronics Letters,5.巨控科技，GRM200 使用手册 6.巨控科技，GRM200 驱动手册