1.概述
現(xiàn)在隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展變化，工業(yè)控制專網(wǎng)的局限性也慢慢的體現(xiàn)出來了，對(duì)于升級(jí)改造的站點(diǎn)，不易布線，唯一有的就是無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)4G/5G,PLC僅帶有串口，有自己的固定通訊協(xié)議。怎么能夠通過無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)4G/5G,來實(shí)現(xiàn)HMI屏遠(yuǎn)程采集PLC數(shù)據(jù)。需要怎樣的無線路由器來完成？
2.用戶需求
站點(diǎn)不便布線，墻體較多干擾Wi-Fi信號(hào)，希望通過4G/5G無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端服務(wù)器和PLC相互之間數(shù)據(jù)通信。

3.解決方案
3.1方案概述
基于多方面的分析，本方案網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)采用無線VPN組網(wǎng)+平臺(tái)端口轉(zhuǎn)發(fā)方案，其中通信設(shè)備選用工業(yè)級(jí)無線路由器ORB305與工業(yè)DTU OM302，設(shè)備硬件采用全防護(hù)設(shè)計(jì)，抗EMC干擾，高穩(wěn)定性、易維護(hù)，滿足無人值守環(huán)境使用。路由器軟件支持多種VPN協(xié)議，保證數(shù)據(jù)傳輸安全。

整個(gè)無線組網(wǎng)方案由數(shù)據(jù)中心端HMI屏、山竹云遠(yuǎn)程維護(hù)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)PLC幾部分組成。現(xiàn)場(chǎng)PLC設(shè)備連接OM302工業(yè)DTU，數(shù)據(jù)中心HMI屏通過串口與無線路由器ORB305相連接，DTU與山竹云平臺(tái)連接，無線路由通過4G/5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)與山竹云遠(yuǎn)程維護(hù)平臺(tái)建立一條VPN加密通道，通過建立VPN通道實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備與數(shù)據(jù)中心服務(wù)器雙向通信，數(shù)據(jù)監(jiān)控中心HMI通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與控制，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。
3.2方案設(shè)計(jì)
拓?fù)鋱D：

?方案組成
針對(duì)一些數(shù)據(jù)中心沒有固定公網(wǎng)的客戶，我們推出云+網(wǎng)+端的VPN組網(wǎng)+平臺(tái)端口轉(zhuǎn)發(fā)方案，此方案最大的特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、靈活、客戶無需部署運(yùn)營商專線公網(wǎng)IP即可遠(yuǎn)程采集現(xiàn)場(chǎng)PLC數(shù)據(jù)。無線路由器與山竹云遠(yuǎn)程維護(hù)平臺(tái)建立VPN隧道，通過VPN隧道，HMI屏可以實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程采集現(xiàn)場(chǎng)PLC數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備遠(yuǎn)程在線監(jiān)控。
?數(shù)據(jù)中心端設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)中心端主要由HMI屏串口和ORB305工業(yè)無線路由器組成，路由器與山竹云平臺(tái)建立的VPN隧道，可輕松實(shí)現(xiàn)HMI屏不斷的采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示、計(jì)算分析。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)PLC設(shè)備運(yùn)行情況、相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

*靈活接入方式
提供靈活的接入方式，根據(jù)中心不同的網(wǎng)絡(luò)情況靈活選擇。支持物理專線接入、帶寬接入、Wi-Fi接入和4G/5G接入，不受區(qū)域和環(huán)境限制。
?網(wǎng)絡(luò)傳輸端
網(wǎng)絡(luò)傳輸端是整個(gè)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的樞紐，為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)度，必須建立連接所有監(jiān)控點(diǎn)的通訊網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)傳輸端采用OM302工業(yè)DTU與ORB305工業(yè)級(jí)無線路由器作為數(shù)據(jù)通信載體，工業(yè)級(jí)無線路由器通過4G/5G網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)連接山竹云平臺(tái)。山竹云平臺(tái)與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互都是在VPN隧道內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，能夠有效保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?br />*接口協(xié)議設(shè)計(jì)
ORB305工業(yè)路由器自帶1路RS232、1路RS485接口和5個(gè)以太網(wǎng)接口，并且設(shè)備支持：Modbus RTU，Modbus TCP、Modbus網(wǎng)橋以及TCP/UDP等多種通信協(xié)議。滿足工業(yè)大部分工業(yè)設(shè)備通信要求。
*工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)
方案提供的工業(yè)級(jí)無線路由器采用全工業(yè)化設(shè)計(jì)，從處理芯片、通信模塊、電子器件全采用工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品具備以下可靠性指標(biāo)：采用工業(yè)設(shè)計(jì)性，金屬外殼，防護(hù)等級(jí)為IP30 EMC各項(xiàng)等級(jí)指標(biāo)達(dá)3級(jí)以太網(wǎng)口支持1.5KV隔離變壓保護(hù)寬溫支持：-40~70寬壓支持：DC9-48V。

*網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)置
針對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全要求比較高的客戶，通過設(shè)置IP和MAC地址綁定后，只有主機(jī)MAC地址和設(shè)置的IP地址和設(shè)備綁定的一致才能接入網(wǎng)絡(luò)，其他用戶接入網(wǎng)絡(luò)不能通過設(shè)備訪問任何資源，可以有效阻止非法用戶登錄設(shè)備，實(shí)現(xiàn)安全接入。接口關(guān)閉設(shè)置可以關(guān)閉不使用的接口，有效防止非法接入。

*公網(wǎng)帶寬
系統(tǒng)使用的是云服務(wù)器。云服務(wù)器自帶彈性公網(wǎng)IP地址，隨時(shí)可以增減帶寬方便靈活。中心端云服務(wù)器帶寬大小與終端采集設(shè)備接入數(shù)量有直接關(guān)系。如考慮業(yè)務(wù)擴(kuò)展或接入視頻業(yè)務(wù)，中心端建議采用不低于20M帶寬?？梢愿鶕?jù)接入業(yè)務(wù)量隨時(shí)調(diào)整。
?現(xiàn)場(chǎng)PLC設(shè)備
現(xiàn)場(chǎng)PLC設(shè)備通過串口與DTU連接。DTU作為TCP Client連接至山竹云平臺(tái)，平臺(tái)將端口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至作為TCP Server的數(shù)據(jù)中心工業(yè)路由器串口，HMI連接路由器串口實(shí)現(xiàn)把現(xiàn)場(chǎng)采集的PLC數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制。