西门子驱动6SL3120-1TE21-8AC0
一、基本信息
中国正在进行产业升级，越来越多的机械设备开始销售到全国各地，出口到世界各个国家，这是一个令人欣喜的现象。随着工业自动化行业的发展，生产设备的自动化水平越来越高，几乎所有的自动化设备都不可避免的涉及现场调试和现场故障诊断。目前机械设备制造厂家面临的是调试人员短缺，出差效率低和差旅费用支出过多的问题，如果有一种技术可以让设备调试人员不到现场就可以进行简单的程序修改和故障诊断的话，无疑会大受欢迎。
随着通信技术和应用软件的不断发展，目前可以利用的软硬件工具也越来越多，将这些软硬件进行有机的结合配置，不难发现有很多手段可以实现远程调试和诊断。在这些方法中，通过第三方工具部署PC间的VPN网络再利用西门子TIAPortal Cloud Connector组件进行PLC的远程连接无疑是简单和节省成本的。
下面通过PC之间VPN网络的构建和TIAPortal Cloud Connector组件的部署两个部分进行介绍。
二、PC间VPN网络构建
当前可以构建VPN网络的软件硬件非常多，但对于工业场合来讲通过简单的软件和设置快速部署VPN连接才是有竞争力的。因为在工业现场，维护人员的知识水平参差不齐，甲方维护人员也没有足够的耐心协助设备厂家进行协调处理。此类方案必须足够简单才有说服力。以下介绍通过Teamviewer和蒲公英VPN两款软件进行构建VPN。
2.1 通过Teamviewer构建VPN网络
TeamViewer是一款能在任何防火墙和NAT代理的后台用于远程控制的应用程序，桌面共享和文件传输的简单且快速的解决方案。连接到另一台计算机只需要在两台计算机上运行TeamViewer即可，而不需要进行安装（也可以选择安装，安装后可以设置开机运行）。该软件面世时间长，性能可靠稳定，度较大，非常方便部署用于远程控制等。
该软件还有一个“隐藏”功能，可以用于两台装有Teamviewer软件的PC之间建立VPN连接，且操作非常简单。用户只需要在软件中安装VPN组件，之后利用ID和Password就可以建立VPN连接。
图1显示了VPN驱动程序的安装方法，目前显示卸载VPN是因为该驱动程序已经安装。
图1 VPN驱动的安装与卸载
安装完VPN驱动之后可以在主界面中选择VPN连接方式并且输入伙伴ID，就可以建立VPN连接了，如图2所示，操作非常简单。建立VPN之后就可以在图3的界面中看到两台PC的VPN地址和数据流量，图3还给出了PING的测试效果。
图2 VPN的建立
图3 VPN的建立效果
Teamviewer实现VPN的操作是非常简单的，该软件是一款德国的商业软件，在国内的使用效果时好时坏不太稳定，更重要的是对个人用户和非许可用户的使用时间限制比较严格，长期使用体验较差。如果需要长期使用建议购买许可证，许可证收费较高。
2.2 通过蒲公英VPN构建VPN网络
由上海贝锐科技开发的蒲公英VPN软件也可以方便的实现PC之间的VPN连接，只需要在两台PC上登录同一个账号就可建立一个VPN网络，该产品免费版本就可以实现简单的点对点VPN，也可以结合硬件产品实现企业级的VPN网络搭建。相对于Teamviewer,蒲公英VPN的网络构建成本较低，且可以根据客户需求进行定制，适合国内用户。
这两个软件有一个共同的特点是安装文件体积非常小，特别适合于临时部署VPN时的软件分发，且两个软件操作均非常简单，几乎零上手难度。
图4 蒲公英VPN的建立效果
三、TIA Portal Cloud Connector连接到PLC
在建立了VPN连接之后，安装有博途软件和TIAPortal Cloud Connector的PC可以通过现场只安装TIA Portal CloudConnector软件的PC对现场PLC、触摸屏、驱动器进行远程调试和诊断，非常方便。
图5 TIA Portal Cloud Connector方案架构
在调试环境的创建过程中，一步两台PC均启动TIAPortal CloudConnector，现场端的配置为用户设备，调试人员本地端配置为远程设备，并且在本地端的协议标签栏内输入用户设备侧的VPN地址，如下图6、图7所示。
图7 用户设备地址配置
经过这些设置之后就可以通过启动通信按钮建立两者之间的关系，通过状态显示窗口和状态符号指示器判断连接是否建立。之后就可以打开博途进行各种操作了，在建立连接之后博途软件的网卡列表中会出现现场端PC上的网卡信息，在搜索网络和下载时可以直接选择相应的网卡进行下载，非常直观方便，经测试也可以用于程序的上传。
图8 连接建立的效果
由于在激活TIA PortalCloudConnector之后，现场端的网卡被映射到了本地，实际操作过程中，只需要直接选中现场端与设备相连接的网卡即可。经过实际测试，在CloudConnector连接激活之后，Starter和Smart PLC软件也可以直接通过该网卡直接在线以及上传程序、监控程序，十分惊喜。
图10 STARTER中的连接效果
四、应用
TIA Portal CloudConnector有多种应用场景和配置方法，本文所述的部署方式仅仅代表笔者本人意见，个人认为是实用也是快速实现远程调试诊断的方案。考虑到设备维护时现场环境恶劣，维护人员技术水平较差，必须要用及其简单快速的方式完成部署，否则在**的方案和设备也很难在现场推广。得益于目前笔记本电脑的普及和移动通信速度的大幅度提升和流量费用的大幅降低，使得现场人员通过手机热点的方式连接到Internet已经不是什么难事了，需要做的仅仅是在笔记本电脑上点几下按钮而已。
PC间的VPN配合TIAPortal Cloud Connector可能会是被重点关注的远程设备维护解决方案之一。
西门子扩展数字量信号板6ES7288-5DT04-0AA0
PC与S7-200系列PLC通信的连接 西门子PLC
S7-200系列PLC有通信方式有三种：一种是点对点（PPI）方式，用于与该公司PLC编程器或其它人机接口产品的通信，其通信协议是公公开的。另一种为DP方式，这种方式使得PLC可以通过Profibus-DP通信接口接入Profibus现场总线网络，从而扩大PLC的使用范围。后一种方式是自由口通信（Freeport）方式，由用户定义通信协议，实现PLC与外设的通信。以下采用自由口通信方式，实现PC与S7-200系列PLC通信。
PC与S7-200系列PLC通信连接
PC为RS232C接口，S7-200系列自由口为RS485。PC的RS232接口必须先通过RS232/RS485转换器，再与PLC通信端口相连接，连接媒质可以是双绞线或电缆线。西门子公司提供的PC/PPI电缆带有RS232/RS485转换器，可直接采用PC/PPI电缆，在不增加任何硬件的情况下，可以很方便地将PLC和PC的连接，如图7-17所示。也可实现多点连接。
西门子S7-200 SMART模块
西门子PLC控制系统设计的几个步骤
（一）决定系统所需的动作及次序。
当使用可编程控制器时，重要的一环是决定系统所需的输入及输出。输入及输出要求：
(1) *步是设定系统输入及输出数目。
(2) 第二步是决定控制先后、各器件相应关系以及作出何种反应。
（二）对输入及输出器件编号
每一输入和输出，包括定时器、计数器、内置寄存器等都有一个一的对应编号，不能混用。
（三）画出梯形图。
根据控制系统的动作要求，画出梯形图。
（四）将梯形图转化为程序
把继电器梯形图转变为可编程控制器的编码，当完成梯形图以后，下一步是把它的编码编译成可编程控制器能识别的程序。
这种程序语言是由序号（即地址）、指令（控制语句）、器件号（即数据）组成。地址是控制语句及数据所存储或摆放的位置，指令告诉可编程控制器怎样利用器件作出相应的动作。
（五）在编程方式下用键盘输入程序。
（六）编程及设计控制程序。
（七）测试控制程序的错误并修改。
（八）保存完整的控制程序。
1.先询问，后操作
电气设备出现故障时，在进行维修前应事先向其操作人员、养护人员询问出现故障前的设备运行状态、工作环境条件、故障的具体表现，对于技术性较强、设计结构复杂的电气设备，倘若不具备足够的经验与技巧，应事先查看、了解设备的电路原理、结构特点、主要性能，在充分掌握各电路、器件的实际位置、连接方式、功能作用等信息、数据后，方可进行维修操作。设备的拆卸应严格按照有关图纸进行。
2.由外及里，由机械到电气
应先检查设备外部有无明显裂痕、缺损，了解其维修史、使用年限等，再对机内进行检查。拆前应排除周边的故障因素，确定为机内故障后才能拆卸。先不要急于更换损坏的电气部件，在确认外围设备电路正常时，再考虑更换损坏的电气部件。要在确定机械零件无故障后，再进行电气方面的检查。
3.先外部，后内部
在进行电气设备的维护时，需要检查其外部、表面是否存有明显的缺损、破损、断裂等损坏，在充分了解设备的有效使用期限、维修历史等情况后，再进行设备内部的检查。在拆卸设备前，应排除其附近区域、部位的故障因素，待确定为内部故障后方可进行拆除，以此避免随意拆卸而造成的二次损坏。
4.优先检查电源，由静到动
电源部分的故障率在整个故障设备中占的比例很高，先检修电源往往可以事半功倍。在设备未通电时，判断电气设备按钮、接触器、热继电器以及保险丝的好坏，从而判定故障的所在；通电试验，听其声、测参数、判断故障，*后进行维修。