基于GPRS/PLC的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)
關(guān)鍵詞：PLC、DTU、GPRS、上位機(jī)組態(tài)軟件
一、 現(xiàn)狀及要求
近來(lái)，許多的用戶為了提高生產(chǎn)效率、降低維護(hù)成本、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，對(duì)其各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀況、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等提出了更高的要求，也就是說(shuō)，要求在未出現(xiàn)設(shè)備故障前或一旦出現(xiàn)故障情況，要求設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行商能快速準(zhǔn)確了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的使用狀況，提供維修策略及方案，恢復(fù)設(shè)備運(yùn)行。顯然，要做到這些，各使用商必須實(shí)時(shí)了解設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況。而另一方面設(shè)備廠商也想及時(shí)、實(shí)時(shí)了解所生產(chǎn)的設(shè)備在各地客戶現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行實(shí)際情況，特別是新開(kāi)發(fā)的設(shè)備，以便改進(jìn)工藝、完善設(shè)計(jì)，提高設(shè)備出廠制造質(zhì)量和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性等。
緣此，我公司集成實(shí)施的一種基于GPRS/PLC的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，已成功應(yīng)用于以下行業(yè)，例如供水泵站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，污水處理站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、環(huán)保局的大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中（CEMS）、水利局的水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。
二、 GPRS無(wú)線公網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)
1、良好的實(shí)時(shí)響應(yīng)與處理能力。由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線特性，系統(tǒng)無(wú)時(shí)延，系統(tǒng)能夠同時(shí)實(shí)時(shí)收取、處理多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的各種數(shù)據(jù)，無(wú)需輪巡就可以同步監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)鐘可很好的滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。
2、遠(yuǎn)程儀器設(shè)備控制：由于采用GPRS雙向傳輸系統(tǒng)，監(jiān)控中心可以反向?qū)崿F(xiàn)對(duì)儀器設(shè)備的時(shí)間校正、狀態(tài)報(bào)告、開(kāi)關(guān)以及其他監(jiān)測(cè)、控制等功能。
3、建設(shè)成本低：可充分利用現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)，即公網(wǎng)，設(shè)備安裝即接通。
4、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，建設(shè)周期短：利用現(xiàn)有成熟GSM網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，基本不需要調(diào)試，安裝簡(jiǎn)捷。
5、覆蓋范圍廣。監(jiān)控系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣，擴(kuò)容無(wú)限制，接入地點(diǎn)無(wú)限制，能滿足山區(qū)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。
6、采用GPRS方式，理論上在無(wú)線GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi)，都可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。
7、數(shù)據(jù)傳輸速率高。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)171.2kbit/s，實(shí)際應(yīng)用時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率在40kbps左右，很好滿足傳輸速率要求。
8、系統(tǒng)傳輸容量大。監(jiān)控中心站要和每一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連接。由于檢控點(diǎn)數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰�，�?GPRS 技術(shù)能很好地滿 足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。
9、通信費(fèi)用低。GPRS可以采用按流量包月計(jì)費(fèi)的方式，運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本低。
10、特別是通訊的3G時(shí)代到來(lái)，使通訊速度更快，內(nèi)容更豐富，運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本更低。
三、 控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
1、網(wǎng)絡(luò)終端系統(tǒng)組成
數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖
分散在異地的設(shè)備一般采用PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制；PLC的數(shù)據(jù)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的RS232C/RS485串口，將數(shù)據(jù)傳送給DTU,DTU再將數(shù)據(jù)打包發(fā)送到公網(wǎng)上，因此，本系統(tǒng)要求設(shè)備制造商使用的控制器PLC應(yīng)具備兩個(gè)串口，一個(gè)編程/接本地HMI，另一個(gè)為標(biāo)準(zhǔn)的RS232C/RS485串口，與DTU連接，支持標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議MODBUS/且支持自由編程通訊協(xié)議。
由可編程控制器 PLC 采集的數(shù)據(jù)通過(guò)串行接口連接(終端數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸設(shè)備)DTU，DTU采用RS232/422/485接口，高性能、工業(yè)級(jí)、外置式，特別適用于使用環(huán)境惡劣的各種工業(yè)監(jiān)控、交通管理、氣象等應(yīng)用。DTU 利用公網(wǎng)GPRS網(wǎng)絡(luò)，連接到注冊(cè)服務(wù)器（網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商），管理控制中心與注冊(cè)服務(wù)器通過(guò)以太網(wǎng)連接。管理員通過(guò)控制中心來(lái)管理各個(gè)分站的設(shè)備，并及時(shí)了解各分站的詳細(xì)參數(shù)。通過(guò)以太網(wǎng)連接，將各站的數(shù)據(jù)連接到INTERNET網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成專線連接，把數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)椒⻊?wù)器或者管理者的計(jì)算機(jī)上。
2、GPRS無(wú)線DDN系統(tǒng)構(gòu)成
a．?dāng)?shù)據(jù)中心（包括注冊(cè)中心）；
b．?dāng)?shù)據(jù)傳輸通道（GPRS 網(wǎng)絡(luò)）；
c．用戶數(shù)據(jù)終端單元（GPRS----DTU）
本系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器可采用ADS、LAN等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP或者公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP+DNS解析服務(wù)，處于安全性考慮，監(jiān)控中心站在局域網(wǎng)中，不直接接連在INTERNET網(wǎng)上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器來(lái)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路建立和數(shù)據(jù)收發(fā)的透明中轉(zhuǎn)。
GPRS 數(shù)據(jù)傳輸終端上電后，它會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的IP地址或者是域名來(lái)主動(dòng)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器，通過(guò)代理服務(wù)器和監(jiān)控中心建立TCP/IP鏈路。監(jiān)控中心主站本身維護(hù)接入的每個(gè)終端的IP地址和ID號(hào)，當(dāng)主站要向某個(gè)監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，它會(huì)根據(jù)IP地址和ID號(hào)來(lái)找到對(duì)應(yīng)的終端，將命令下發(fā) 到終端，終端響應(yīng)后通過(guò)GRPS數(shù)據(jù)傳輸終端把數(shù)據(jù)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器端口，通過(guò)端口影射轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心主站，即完成一個(gè)應(yīng)答式的通訊流程。
3、控制管理中心（中心站┅固定IP）
控制管理中心主要由路由器、工控機(jī)和操作臺(tái)組成，另外到電信或網(wǎng)通申請(qǐng)開(kāi)通512K固定IP ADSL連接INTELNET公網(wǎng)。工控機(jī)內(nèi)采用一套上位機(jī)組態(tài)軟件通過(guò) INTELNET 訪問(wèn)各網(wǎng)絡(luò)終端的DTU實(shí)現(xiàn)無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。
四、 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)—中心站
1、 數(shù)據(jù)采集：實(shí)時(shí)顯示（各DTU終端）設(shè)備的運(yùn)行工況狀態(tài)，運(yùn)行時(shí)間以及設(shè)備運(yùn)行工藝參數(shù)如壓力，流量，溫度等實(shí)時(shí)參數(shù)。
2、 報(bào)警功能：包括設(shè)備的欠壓，缺相以及是否有人對(duì)設(shè)備進(jìn)行了操作等。當(dāng)接收到報(bào)警信號(hào)首先語(yǔ)音報(bào)警，然后將報(bào)警信息寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，用于故障追憶。
3、 歷史查詢：對(duì)運(yùn)行人員進(jìn)行的各種操作，報(bào)警信息以及模擬量實(shí)時(shí)信息進(jìn)行存儲(chǔ)，可隨時(shí)對(duì)其進(jìn)行查詢，可按時(shí)查詢，按設(shè)備對(duì)象查詢，操作員查詢；對(duì)模擬量還可進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢，歷史曲線查詢等。
4、 報(bào)表功能：根據(jù)運(yùn)行要求，自動(dòng)生成報(bào)表，定時(shí)打印各種報(bào)表，包括日?qǐng)?bào)表，周報(bào)表，年報(bào)表，班組報(bào)表等等。
五、 結(jié)束語(yǔ)
由于 GPRS 無(wú)線公網(wǎng) DDN 具有組網(wǎng)迅速靈活，建設(shè)周期短、成本低；網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣等特點(diǎn)正越來(lái)越多的被用于各個(gè)場(chǎng)合的遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控采用PLC和上位機(jī)組態(tài)軟件，其穩(wěn)定性、可靠性及強(qiáng)大通信和網(wǎng)絡(luò)管理能力保證系統(tǒng)運(yùn)行可靠，穩(wěn)定，大大降低了維護(hù)成本，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。 |
