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行业解决方案
1. 方案概述
1.1 概述
随着中污水厂的日渐发展，许多站点都要人工查看污水设备状态以及检查有无错误环节，为了减少工作量，方便污水厂工人的操作，我们使用PLC操作下发指令到各个设备，再用DTU与PLC通信，将数据发送到服务器上，使工人可在电脑或者手机端查看污水设备转态及操作。不用到现场查看和排查。
1.2 适用范围
本文档主要介绍了无线数传设备（DTU)在远程控制PLC领域中的应用。
2. 原理概述
在PLC通讯中，PLC系统可以与通用计算机直接相连，或通过通信处理单元、通信转换单元构成的网络，以实现数据的传输与交换。
通讯方式的选择：通常，与 PLC通信方式主要有以下两种：
1. PLC通过数据线与电脑直接相连，利用电脑对其进行直接监控。这种通讯方式需要工作人员时刻在现场监控，比较受时间和空间的限制。
2. 通过4G无线数据传输的方式对PLC进行监控。这种方式优点在于组网方便、建设和维护成本低、通信可靠、不受时间和空间的限制，能够对PLC进行实时监控
综上所述，使用4G无线通信方式是一种理想的选择。
本应用方案实现了用户远程监控PLC。其主要的原理是：
位于工业现场的PLC通过串口直接与无线数传设备（DTU）相接。登录互联网的服务器，互联网服务器通过Internet、4G网络与无线数传设备（DTU）建立连接，以实现对PLC远程控制。
3. 技术实现
3.1 系统组成
本方案中整套系统由用户设备（PLC）、4G无线数传设备（DTU）、云服务器三大部分组成。方案如图3.1所示
图3.1系统组成图
3.1.1 用户设备（PLC）
PLC标配RS232通讯口，可作为编程口使用，也可以直连HMI。通过通讯扩展卡可扩展RS232 / RS485 / CANopen接口，支持标准的Modbus RTU / ASCII协议，同时也支持客户自定义自由通讯协议。通讯口最大从站数是254点，需配合电源模块。通过该通讯功能，客户可以在中控台或远程更加方便、高效的进行监控和控制。
3.1.2 4G无线数传设备（DTU）
DTU是基于4G网络的无线数据传输终端设备，提供全透明数据通道，可以方便地实现远程在线的监控方式，能够让您的设备轻松的实现与internet的无线连接。
1. 接线端子
DTU使用可插拔式接线端子连接数据信号线和电源线，间距：3.81mm，12Pin，用户数据和电源线缆建议使用：14~24AWG。使用一字起子将线缆固定在可插拔端子排的接线孔内，将所有的线缆连接完成并检查无误后将端子排插入设备的底部对应的位置。必须注意，连接的线序应准确无误，线头绝缘层剥离的长度约7mm(为了安全起见，绝缘层剥离长度不宜过长)。如下表3.1.2所示
表3.1.2接线端子含义
V- | V+ | RST | GND | A | B | GPI1 | GPI2 | GPO | TXD | RXD | K-C |
P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | P7 | P8 | P9 | P10 | P11 | P12 |
2. 技术参数
如下表3.1.3所示
表3.1.3技术参数
参数 | 描述 |
供电电压范围 | DC7.5V~DC26V/1000ma 供电能力，典型12V1A |
频段 | 四频段：EGSM900/DCS 1800 和GSM850/PCS1900 |
功耗电流 | 在12V 供电下测量： 通信发射: 平均60mA~100mA 在线待机：平均10mA~20mA 空闲下线：平均10mA |
全网通 连接特性 | 全网通-Tx/EDGE-Rx class 12 |
工作温度 | -40 ℃ 到 85 ℃ |
湿度范围 | 5-95%，非冷凝 |
SIM卡 | 支持SIM 卡：1.8V/3V |
天线接口 | 50Ω/SMA |
串口数据接口 | RS232 |
串口波特率 | 1200~115200bits/s,默认（9600,8 位数据,无奇偶校验,1 位停止） |
3. 功能特点
Ø 支持RS232硬件接口，IO,继电器输入输出；
Ø 支持主备中心地址，保证全网通 连接的可靠性；
Ø 内嵌TCP/UDP/DNS/PPP 等协议栈；
Ø 支持域名和IP 两种连接服务器方式；
Ø 支持心跳包功能，可保证终端永远在线；
Ø 支持注册包功能，设备拥有唯一的Id号；
Ø 支持配置参数掉电保存；
Ø 网络状态灯指示；
Ø 工业级工作温度- 4 0 - + 8 5 度；
3.1.3 云服务器
该云服务器是基于与DTU进行通信的专向服务器。云服务器通过4G网络与DTU进行连接，此时云服务器可以完整的接收到来自DTU发来的数据包。同样也可以向DTU发送操作指令。从而达到远程监控PLC的目的。
数据采集服务器采用TCP/IP传输协议，提供可靠性传输，实行“顺序控制”或“重发控制”机制，运用JAVA的socket技术编写。
操作平台服务器后台运用Spring框架编写，前端运用layUI和weUI框架，数据库使用MySql、redis、MongoDB，使用rebbitMq消息队列分发消息，解耦操作平台和数据采集平台
3.2 产品安装
3.2.1 DTU和PLC通信接口的连接
DTU通过RS-485总线和PLC进行数据通信。
客户在连接硬件的时候需要根据PLC的通信接口引脚定义来选择合适的连接线。
3.2.2 天线安装
由于天线安装在机箱内部，为避免干扰一般将天线安装在机箱内部空旷且与外部相通的位置。如图2.1所示，不同场合选配不同的天线。
图2.1天线安装位置
3.2.3 电源连接
该产品可以使用9V～26V的宽范围电压供电，电源纹波控制在300mV以内。该产品在进行无线通信时瞬间电流会很大，并且变化快速，所以外部电源的内阻要尽量小。
注意：当使用9V 供电时，电源线缆要尽量粗。
注意：电源端子极性要注意，电源极性错误可能会导致产品和电源设备的严重损坏。
4. 使用说明
系统上电后，进入初始化阶段，DTU启动4G通信和连接服务器，完成后进入正常工作状态（在线指示灯常亮），系统向云服务器上传PLC工作参数，和接收并响应云服务器的控制指令。
4.1 LED指示定义
设备面板从上到下有两个LED分别是：4G/GPRS 在线指示灯、4G/GPRS信号指示灯，用来指示设备的工作状态， 方便用户观察设备的工作状况。
图 4.1 指示灯说明
指示灯详细说明如表 4.1所示。
表 4.1 指示灯说明
编号 | 接口名称 | 管脚说明 | 备注 |
1 | 在线指示灯 | 常亮：连上服务器 闪烁：有数据通讯 | |
2 | 信号指示灯 | 暗1秒亮1秒：系统启动成功，正在初始化 暗3秒闪一下：找到网络注册成功 暗3秒闪两下：正在拨号，拨号成功 |
4.2 服务器云平台
平台首页图4.2所示。
图4.2平台首页
4.3 查看设备列表
点击页面左侧的导航列表的“设备管理”，可通过子列表“列表模式”查看与平台连接的全部设备。通过设备上报时间可得知设备在线或者离线，可通过“修改”按键更改设备的设备名，序列号等信息。可以对设备进行查看设备详情、报表、删除连接。操作如图4.3所示。
图4.3设备运行情况
点击修改位置，弹出如图4.3.1所示内容进行编辑
图4.3.1编辑设备信息
4.4 数据监控
点击查看按钮进入“信息一览”页 ，可以点击“设备概览”“流程控制”“运行显示”“参数设置”“控制面板”“曲线趋势”“拍照记录”等面板查看设备的相应数据。
4.4.1 设备概览
在此页面可看到设备总体概览，点击按钮可弹出相应内容。如“出水水质”按钮，图4.5所示
图4.4 设备概览页面
图4.5
4.4.2 流程控制
此页面可查看污水净化流程。如图4.6所示
图 4.6 流程控制页面
4.4.3 运行显示
此页面可以查看水量、COD、氨氮的值和阀门和加药泵等一系列的运行状态和故障信息
图 4.7 运行显示
4.4.4 参数设置
此页面可以设置PLC参数，点击“设置”列的值会弹出窗口，可以填入值，如图4.9所示
图4.8 参数设置
图 4.9 设置值
4.4.5 控制面板
此页面可以设置各种开关，如“产内阀”“进水泵”
图4.10 控制面板
4.4.6 曲线趋势
此页面可以看各个类型的实时数据曲线以及历史数据曲线。
点击“历史曲线”和“实时数据”可以切换。
点击绿色按钮可以切换类型，黄色代表当前类型。
图4.11 曲线趋势
4.4.7 拍照记录
此页面可以查看SV30拍照图片以及分析的数据
图 4.12 拍照记录
4.5 地图模式
可以查看设备总体概况
图4.13
点击放大可以查看该点下的设备情况
图4.14
4.6 设备告警
“报警处理”可以实时监控PLC的异常状况，进而让我们快速实施相应措施。
如图4.15所示
图4.15
5. 常见问题
（一）DTU指示灯红灯不亮，此时首先留意电源指示灯有无发光，无误后检查所用电话卡是否适合或是否已无效，若无问题则需要去检查天线是否连接好。
（二）DTU正常工作，监控平台没有找到设备信息。此时可能是由系统延时造成的，尝试等一会再查看一遍。或者是由于页面未刷新造成的，尝试刷新页面再查看。
6. 免责声明
广州全控科技有限公司保留任何时候在不事先声明的情况下对本手册的修改的权力。
本手册内容描述内容是相关广州全控科技有限公司工业类产品，其中部分应用信息、案例可能为假设应用，此举是为了方便用户熟悉产品的特性以及使用方法，如果您需要更为合理的应用请联系我们，我们将全力为您服务，另外我司产品受国家法律保护，未经我司授权，不得非法伪造。
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