CC BY
0
Удаленное подключение пользователя к программируемому логическому
контроллеру
Д.Н. Савенков Донской государственный технический университет
Аннотация: В данной статье рассматривается теоретические и практические аспекты удаленного подключения пользователя к контроллеру систем автоматизации, а также анализируются основные методы и технологии, применяемые в этом процессе. Ключевые слова: промышленные контроллеры, удаленное подключение к контроллеру, Modbus TCP.
В современном мире автоматизация играет ключевую роль в различных сферах деятельности, включая промышленность, транспорт, медицину и многие другие. Удаленное подключение к контроллерам систем автоматизации играет важную роль в современной промышленности, позволяя пользователю мониторить и управлять процессами в режиме реального времени с любого места в мире. Эта возможность обеспечивает более высокую эффективность, улучшенный контроль и оптимизацию рабочих процессов Однако, для эффективного управления системами автоматизации часто требуется удаленное подключение пользователей к контроллерам, осуществляющим управление этими системами [1].
Удаленное подключение к контроллеру осуществляется через сетевые технологии, такие как Ethernet, Wi-Fi или VPN (Virtual Private Network), предоставляя безопасный канал связи между пользовательским интерфейсом и контроллером. Для этого может использоваться различное программное обеспечение, включая промышленные протоколы обмена данными, например, Modbus TCP, OPC UA и MQTT[2-4].
Протокол Modbus TCP представляет собой модификацию стандартного протокола Modbus, предназначенного для работы в сетях TCP/IP. Существуют определенные особенности и принципы работы этого протокола, которые следует учитывать при его использовании.
Modbus TCP работает на уровне транспортного (TCP) и интернет-уровне (IP) модели OSI, что позволяет ему функционировать в Ethernet и других сетях TCP/IP. Использование порта 502 Modbus TCP стандартизирует коммуникации между устройствами разных производителей [5,6].
В Modbus TCP не поддерживаются широковещательные запросы, которые одновременно отправляются всем устройствам на сеть, как в Modbus RTU. Все запросы в Modbus TCP направляются определенному устройству. Соединение между клиентом и сервером устанавливается через TCP-сессии, что обеспечивает устойчивость соединения и позволяет поддерживать длительные сессии обмена данными. Modbus TCP поддерживает множественные одновременные соединения к одному серверу (ПЛК), что позволяет нескольким клиентам одновременно опрашивать или управлять устройством [7,8].
Протокол TCP обеспечивает проверку ошибок на уровне транспортного протокола, что гарантирует целостность данных. Ошибки на уровне Modbus обрабатываются через специальные коды ответов. Modbus TCP разработан для сетей TCP/IP, он сохраняет основные элементы оригинального протокола Modbus RTU, что облегчает переход на использование TCP/IP в существующих системах. Modbus TCP позволяет использовать стандартные средства TCP/IP для мониторинга и диагностики сетевого трафика, такие как Wireshark [9-10].
Рассмотрим практический пример удаленного подключения пользовательского ПК к контроллеру на базе Modbus TCP.
Подключаем роутер со статическим IP адресом сим-карты 178.176.222.225 к персональному компьютеру и производим настройки роутера (рис. 1).
Рис.1. - Основные настройки роутера На персональном компьютере в сетевых подключениях необходимо создать Network Bridge. Создаем объединенное мостовое соединение между роутером и сетью Ethernet на компьютере.
В созданном сетевом подключении Network Bridge необходимо установить IP-адрес 178.176.222.4, маску подсети 255.255.255.0, основной шлюз 178.176.222.225. Устанавливаем галочку на: использовать следующие адреса DNS-серверов (Предпочитаемый DNS-сервер 8.8.8.8, альтернативный DNS-сервер 8.8.4.4)
Адрес IPv4 - адрес моста, он не должен совпадать с IP адрес сим карты. На странице конфигурации контроллера (Сеть=> Интерфейсы) необходимо настроить Ethernet на статический IPv4-адрес данной подсети (например, 178.176.222.10), маску сети IPv4 255.255.255.0, IPv4 - адрес шлюза 178.176.222.225.
В настойках модема необходимо прописать все порты (рис. 2).
и
Дополнительно
^^ярщр^ириищищиррри^щиии^и
Дополнительно
ИоЬавить
Список виртуаге>ных серверов
Порт WAN: IP адрес LAN: Порт LAN Протокол
Добавить
IP-адрес LAN
Протокол Действие
8080 178 176.222 10 8080 TCP
Список виртуальных серверов
Порт Порт
IP-адрес LAN ПротоколДействие
WAN LAN
8080 178.176-222.10 8080 TCP Q¡ щ
1217 178-176.222-10 1217 TCP G» Й
1217 178176.22210 1217 TCP
1740 178-176,222-10 1740 UDP
1741 178.176.222-10 1741 UDP
1742 178.176_222.10 1742 UDP
1743 178.176.222.10 1743 UDP 11740 178 176.222 10 11740 TCP 8443 178 176222 10 8443 TCP 502 178 176^22 10 502 TCP
4840 178 17622210 80 178-176-222.10
8080 TCP G
1217 TCP &
1740 UDP G>
1741 UDP Q¡
1742 UDP Q
1743 UDP 6 11740 TCP G> 8443 TCP CS 502 TCP G> 4840 TCP G
80 TCP &
Рис. 2 - Настройка (пробрасывание) портов На компьютере пользователя в среде программирования контроллеров Codesys 3.5 в Device PLC210 => Установка соединения необходимо указать IP адрес сим-карты (рис. 3).
Рис. 3 - Установка соединения с ПЛК После проведения настроек будет осуществлена удаленная связь с контроллером.
Удаленное подключение к контроллерам систем автоматизации предоставляет значительные преимущества, но требует внимательного подхода к вопросам безопасности и настройки системы. С учетом быстрого развития цифровых технологий, удаленное управление становится все более интегрированным в промышленные процессы, что открывает новые возможности для повышения эффективности и оптимизации производства.
Таким образом, удаленное подключение пользователей к контроллерам систем автоматизации представляет собой процесс установления связи между удаленным пользователем и контроллером, расположенным внутри автоматизированной системы. Этот процесс позволяет пользователям получать доступ к функциональным возможностям контроллера, таким, как мониторинг, управление и настройка системы, не находясь физически рядом с ним.
Работа выполнена в рамках реализации Грантового проекта 075-032022-283/8 (FZNE-2022-0005).
Литература
1. Петраевский В. А., Кузьменко Е.А., Марков А.К. Удаленный мониторинг состояния пациента скорой помощи // Инженерный вестник Дона. 2020. № 3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N3y2020/6368
2. Шарапов Р.В., Лодыгина Н.Д. Мониторинг трещин в строительных конструкциях // Инженерный вестник Дона. 2023. №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2023/8277
3. Тершуков Д.А. Анализ современных угроз информационной безопасности // NBI-technologies. Волгоград. 2018. №3. С.6-11.
4. Калинин Ю.П., Хорошилов А.А., Хорошилов А.А. Принципы создания системы мониторинга и анализа мирового потока научно-технической информации // Системы и средства информации. 2016. Том 26. Вып. 1. С. 139-165.
5. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учебник. -Москва:Издательство Ю райт, 2019. - 343 с.
6. Акопян А.Ф., Акопян В.Ф., Ильина Е.Г. Мониторинг карстовых процессов в геологической среде города // Инженерный вестник Дона. 2019. №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2019/5798
7. Малышев Ю.А., Кутергина Г.В., Аввакумов В.Ю. Формирование системы мониторинга // Аудит и финансовый анализ. 2010. № 6. С. 238-250.
8. Serhani M.A., El Kassabi H.T., Ismail H. Navaz A.N. ECG Monitoring Systems: Review, Architecture, Processes, and Key Challenges. Sensors. 2020. № 20. 1796. URL: mdpi.com/1424-8220/20/6/1796.
9. Deser C., Lehner F., Rodgers K.B. et al. Insights from Earth system model initial-condition large ensembles and future prospects. Nature Climate Change. 2020. № 10, pp.277-286. Ullo S.L., Sinha G.R. Advances in Smart Environment Monitoring Systems Using IoT and Sensors. Sensors. 2020. № 20, 3113. URL: mdpi.com/14248220/20/11/3113.
10. Krot P., Prykhodko I., Raznosilin V., Zimroz R. Model Based Monitoring of Dynamic Loads and Remaining Useful Life Prediction in Rolling Mills and Heavy Machinery. In: Ball, A., Gelman, L., Rao, B. (eds) Advances in Asset Management and Condition Monitoring. Smart Innovation, Systems and Technologies, vol 166. Springer, Cham. pp 399-416.
References
1. Petraevskiy V. A., Kuz'menko E.A., Markov A.K. Inzhenernyj vestnik Dona, 2020, №3 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N3y2020/6368
2. Sharapov R.V., Lodygina N.D. Inzhenernyj vestnik Dona, 2023, №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2023/8277
3. Tershukov D.A. NBI-technologies. Volgograd. 2018. №3. pp.6-11.
4. Kalinin Yu.P., Khoroshilov A.A., Khoroshilov A.A. Sistemy i sredstva informatsii. 2016. Tom 26. Vyp. 1. pp. 139-165.
М Инженерный вестник Дона, №4 (2024) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n4y2024/9154
5. Sovetov B.Ya., Yakovlev S.A. Modelirovanie sistem [Systems modeling]. Moskva: Izdatel'stvo Yurayt, 2019. 343 p.
6. Akopyan A.F., Akopyan V.F., Il'ina E.G. Inzhenernyj vestnik Dona, 2019, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2019/5798.
7. Malyshev Yu.A., Kutergina G.V., Avvakumov V.Yu. Audit i finansovyj analiz. 2010. № 6. pp. 238-250.
8. Serhani M.A., El Kassabi H.T., Ismail H. Navaz A.N. Sensors. 2020. № 20. 1796. URL: mdpi.com/1424-8220/20/6/1796
9. Deser C., Lehner F., Rodgers K.B. et al. Nature Climate Change. 2020. № 10, pp.277-286.
10. Krot P., Prykhodko I., Raznosilin V., Zimroz R. In: Ball, A., Gelman, L., Rao, B. (eds) Advances in Asset Management and Condition Monitoring. Smart Innovation, Systems and Technologies, vol 166. Springer, Cham. pp 399416.
Дата поступления: 1.03.2024 Дата публикации: 11.04.2024
