隨著以太網(wǎng)交換技術(shù)的出現(xiàn)和工業(yè)級(jí)交換機(jī)的應(yīng)用，以太網(wǎng)在工業(yè)場(chǎng)合得到了迅速普及，越來(lái)越多的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備開(kāi)始接入廠級(jí)管理系統(tǒng)。在實(shí)時(shí)性和確定性不斷得到提高的同時(shí)，以太網(wǎng)的普及已經(jīng)成為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)不可阻擋的趨勢(shì)。這就使得在我們不僅要在新設(shè)備、新系統(tǒng)、新項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和實(shí)施中考慮以太網(wǎng)的問(wèn)題，同時(shí)也開(kāi)始關(guān)注一些老設(shè)備或者老系統(tǒng)與廠級(jí)管理系統(tǒng)的融合。

但我們往往遇到的問(wèn)題是，大部分的老設(shè)備不能支持與以太網(wǎng)絡(luò)的連接。不是設(shè)備已經(jīng)處于淘汰階段，生產(chǎn)廠家不愿意投入相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā);就是新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和測(cè)試還沒(méi)有完成。本文將以串口服務(wù)器為例，介紹解決老設(shè)備如何與現(xiàn)存的以太網(wǎng)互聯(lián)的接入方法。

compact 984是schneider公司的前期plc產(chǎn)品，由于其卓越的性能和可靠性在電力行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，也是世界上第一款可以實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備的產(chǎn)品。但隨著該公司對(duì)產(chǎn)品性能的不斷提升，該系列plc已經(jīng)完全由quantum系列所替代，目前已經(jīng)處于停產(chǎn)狀態(tài)。

在華東某電廠的灰控系統(tǒng)中，至今還有數(shù)套compact在運(yùn)行，與上位計(jì)算機(jī)的連接采用的是mb+網(wǎng)絡(luò)，上位機(jī)安裝mb+通訊適配器sa85卡。sa85卡故障導(dǎo)致了上位監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法完成對(duì)分選系統(tǒng)的采集和監(jiān)控，并且由于貨期等原因無(wú)法在較短的時(shí)間內(nèi)使該部分功能恢復(fù)，所以我們開(kāi)始尋求是否可以采用一種通用設(shè)備在短期內(nèi)完成該部分功能。所以串口服務(wù)器便成為了我們的首選方案。

所謂的串口服務(wù)器實(shí)際上是一種基于串口的io server，將傳統(tǒng)的rs-232、rs-485、rs-422等設(shè)備通過(guò)串口服務(wù)器連接到以太網(wǎng)絡(luò)中去，該設(shè)備不進(jìn)行協(xié)議分析，數(shù)據(jù)透明傳輸。

項(xiàng)目采用了北京海豚科技的3套串口服務(wù)器nc- 601b，將三套plc設(shè)備連接到就近的以太網(wǎng)交換機(jī)，從而節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)到控制監(jiān)視中心的遠(yuǎn)距離安裝。

網(wǎng)絡(luò)連接如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)連接

2 串口通訊服務(wù)器介紹

2.1 概述

nc601b是單串口通訊服務(wù)器，串口為rs-232，rs-422和rs-485三合一串口，具體類(lèi)型的切換通過(guò)軟件設(shè)置，以太網(wǎng)接口為10/100m自適應(yīng)網(wǎng)口，rj45接頭。該設(shè)備采用了32位、100mhz的cpu，2m內(nèi)存，串口通訊速率最高可到460.8kbps。
nc601b的默認(rèn)ip地址為192.168.0.233，可以通過(guò)telnet 192.168.0.233的方式或者直接通過(guò)ie瀏覽器對(duì)通訊服務(wù)器進(jìn)行配置。主要包括串口類(lèi)型、工作模式、ip地址以及路由等的配置。

2.2 安全

既然是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，又可以通過(guò)tetnet和ie方式瀏覽和更改配置，那么安全問(wèn)題就不得不加以討論?？上驳氖莍o-server也提供了包括自身管理和數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限在內(nèi)的一系列安全機(jī)制，如圖2所示:

圖2 io-server 的安全機(jī)制

（1） 限制網(wǎng)上計(jì)算機(jī)進(jìn)入io-server設(shè)置和下載firmware。
●允許查找。是否能夠在計(jì)算機(jī)上使用upgrade.exe透過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索到io-server。
●允許下載firmware。是否能夠透過(guò)網(wǎng)絡(luò)更新io-server的固件版本。
●允許telnet。是否允許計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)telnet 進(jìn)入io-server的設(shè)置。
●允許http。是否允許計(jì)算機(jī)通過(guò)web方式進(jìn)入io-server的設(shè)置。

（2） ip限制

通過(guò)ip地址限制網(wǎng)上計(jì)算機(jī)與io-server進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。每個(gè)io-server可以設(shè)置16組ip限制，并且可以指定每組ip地址對(duì)那個(gè)或那些串口有讀、寫(xiě)和發(fā)送串口指令的權(quán)限。

（3） mac限制

通過(guò)物理地址限制網(wǎng)上計(jì)算機(jī)與io-server進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，每個(gè)io-server可以設(shè)置32個(gè)mac限制，一旦填入mac地址，則io-server只接受指定的mac地址發(fā)起的連接。

2.3 主要特點(diǎn)

（1） 提供tcp/udp socket工作模式，包括服務(wù)端和客戶(hù)端;
（2） 每串口支持6個(gè)session;
（3） 提供網(wǎng)絡(luò)打包機(jī)制的設(shè)置;
（4） 支持snmp agent;
（5） 網(wǎng)口網(wǎng)絡(luò)協(xié)議tcp/ip，udp，icmp;
（6） 應(yīng)用協(xié)議:telnet, rlogin，lpd，dns;
（7） 安全協(xié)議:radius ppp回?fù)?，pap，chap;
（8） 根據(jù)用戶(hù)，ip地址和mac地址設(shè)定各種級(jí)別的權(quán)限;
（9） 提供windows nt/2000/xp下真實(shí)com口驅(qū)動(dòng);
（10） 提供靜態(tài)路由設(shè)置;
（11） 通過(guò)flash rom可方便地在線升級(jí)。

3 串行接口與連接

3.1 plc通訊接口

所連接的plc cpu型號(hào)為e984-265，除了一個(gè)mb+通訊口外，還有兩個(gè)modbus接口。我們采用modbus通訊口與scada系統(tǒng)通訊，該接口為rj45接頭，引腳信號(hào)如圖3所示:

圖3 引腳信號(hào)

3.2 通訊服務(wù)器接口

nc601b的串口是標(biāo)準(zhǔn)的9針公頭。本系統(tǒng)定義該端口為rs-232方式，即有一個(gè)與標(biāo)準(zhǔn)pc計(jì)算機(jī)一模一樣的串口。信號(hào)線定義如圖4所示:

圖4 信號(hào)線定義

3.3 plc至通訊服務(wù)器的連接電纜

依據(jù)以上我們對(duì)plc和通訊服務(wù)器的分析，我們制作連接電纜如圖5所示:

圖5 連接電纜

3.4 串行口端口設(shè)置

波特率:19200（compact plc支持的最大通訊速率）;
數(shù)據(jù)位:8;
停止位:1;
校驗(yàn)方式:even;
modbus地址:1/2/3。

4 系統(tǒng)通訊參數(shù)

4.1 通訊服務(wù)器設(shè)置

通過(guò)ie瀏覽器（首次進(jìn)入通過(guò)默認(rèn)ip地址192.168.0.233）進(jìn)入通訊服務(wù)器配置頁(yè)面。依據(jù)plc串行端口的配置完成通訊服務(wù)器對(duì)應(yīng)端口的配置，同時(shí)將三臺(tái)通訊服務(wù)器的ip地址依次更改為84.19.79.x，以保證所有以太網(wǎng)設(shè)備在同一網(wǎng)段上。如圖6所示。

圖6 通訊服務(wù)器配置頁(yè)面

本系統(tǒng)ip分配和plc設(shè)備對(duì)應(yīng)為:
ip 地址 modbus地址
84.19.79.181 1
84.19.79.182 2
84.19.79.183 3

4.2 上位機(jī)端口配置

安裝通訊服務(wù)器端口驅(qū)動(dòng)程序，對(duì)虛擬端口進(jìn)行配置。圖7所示主要配置好三個(gè)虛擬端口號(hào)以及所對(duì)應(yīng)的通訊服務(wù)器（通過(guò)ip地址）和對(duì)應(yīng)通訊服務(wù)器所支持的實(shí)際串行端口數(shù)量（本項(xiàng)目中為一）。

依次配置為:

圖7 通訊服務(wù)其端口驅(qū)動(dòng)

com4:84.19.79.181
com5:84.19.79.182
com6:84.19.79.183

4.3 scada配置

系統(tǒng)采用ifix作為scada監(jiān)控軟件。在老系統(tǒng)中采用mb+方式通訊，采用的接口驅(qū)動(dòng)為mmp，所以需要依據(jù)mmp配置表中的數(shù)據(jù)區(qū)域一一設(shè)置新的通訊驅(qū)動(dòng)mb1。新的mb1配置如圖8所示。在串行通訊口的配置欄中選擇我們?cè)O(shè)置好的虛擬串行端口:分別選擇com4、com5、com6。系統(tǒng)地址配置參見(jiàn)附表。　

圖8 scada監(jiān)控軟件

附表 系統(tǒng)地址配置

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)異步串行通訊服務(wù)器，我們非常方便的將已經(jīng)處于淘汰階段的老型plc簡(jiǎn)單加入系統(tǒng)已有得以太網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)了與遠(yuǎn)方的上位監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了連接，消除了老系統(tǒng)硬件故障所帶來(lái)的問(wèn)題，恢復(fù)了系統(tǒng)的正常運(yùn)行并且并沒(méi)有改變?nèi)魏尾僮魅藛T的操作習(xí)慣和工作內(nèi)容。該系統(tǒng)已經(jīng)投入運(yùn)行，通訊正常，響應(yīng)迅速。

隨著越來(lái)越多地現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及總線設(shè)備融入系統(tǒng)的要求，利用串行服務(wù)器的透明解決方案也不失為一種性?xún)r(jià)比極高的解決辦法，尤其是解決總線設(shè)備之間的互聯(lián)問(wèn)題。