引言：隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，客戶對現(xiàn)場設(shè)備的工況需要進(jìn)行更加精確深入的監(jiān)測，所采用的通訊方式從傳統(tǒng)的串行通訊，發(fā)展到目前主流的以太網(wǎng)\總線通訊，但由于設(shè)備運(yùn)行環(huán)境較惡劣、且受限于現(xiàn)場條件，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的設(shè)備監(jiān)控：不論是串行通訊，還是以太網(wǎng)\總線通訊，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆秶加兴拗?，為?a class="innerlink" href="http://theprogrammingfactory.com/tags/GPRS" title="GPRS" target="_blank">GPRS無線通訊技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。宜科提出基于HMI和GPRS技術(shù)的無線通訊方案，充分利用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的無線傳輸，從而對現(xiàn)場設(shè)備工況有效監(jiān)控。本文以消防巡檢儀為例，介紹了基于HMI產(chǎn)品、PLC產(chǎn)品及GPRS無線通信技術(shù)構(gòu)成的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊方案。
一、消防巡檢儀自動控制系統(tǒng)概述
消防巡檢儀可應(yīng)用于包括大廈、寫字樓、體育館和醫(yī)院、政府機(jī)構(gòu)等各類建筑，以達(dá)到提高建筑樓宇中消防給水系統(tǒng)的安全性及可靠性的目的。主要實(shí)現(xiàn)： 1. 對消防設(shè)備進(jìn)行設(shè)備巡檢時(shí)，設(shè)防超壓裝置。
2. 電氣控制系統(tǒng)巡檢及電動閥門巡檢。
3. 消防水泵定期自動低頻、低速無壓巡檢。
4. 消防泵房排污泵巡檢：泵房長期無污水排出的情況下，排污泵銹蝕及銹死現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，無法正常運(yùn)行，造成泵房大量積水，損壞消防設(shè)備，造成消防系統(tǒng)癱瘓，消防巡檢儀可避免此情況的發(fā)生。
為進(jìn)一步提高對現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)控，在原有系統(tǒng)中增加GPRS無線通信技術(shù)，充分利用GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、維護(hù)成本低等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)及故障報(bào)警信息等的遠(yuǎn)程無線傳輸。
二、控制系統(tǒng)介紹
目前設(shè)計(jì)的消防自動巡檢儀主要是由HMI、PLC、變頻器、微型打印機(jī)和GPRS無線模塊構(gòu)成，借助HMI產(chǎn)品擁有多串口并可與多種設(shè)備同時(shí)通訊的功能，通過RS485\RS232等方式，同時(shí)將PLC、打印機(jī)及GPRS模塊產(chǎn)品與HMI相連，一方面可以簡化系統(tǒng)架構(gòu)、降低系統(tǒng)成本，另一方面除了傳輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)，還可以完成對現(xiàn)場信息，比如事件信息或報(bào)警信息的傳輸。其電氣控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)：
1. 液位報(bào)警功能
低水位自動停機(jī)，恢復(fù)水位自動開機(jī)，水位出現(xiàn)異常自動報(bào)警，查詢歷史記錄，可存儲上萬條故障信息，并可自動進(jìn)行打印。
2. 故障報(bào)警功能
設(shè)備現(xiàn)場聲光報(bào)警，現(xiàn)場消防中控室報(bào)警，可與遠(yuǎn)程消防中控室聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸和遙控。
3. 巡檢記錄查詢功能
設(shè)備消防巡檢的周期和每次消防巡檢的時(shí)間均可由HMI產(chǎn)品在現(xiàn)場設(shè)定，同時(shí)可以查閱設(shè)備總計(jì)巡檢的次數(shù)，最后一次巡檢的日期和下一次巡檢的日期等。
4. 消防泵控制功能
消防信號自動啟動、自動補(bǔ)充、主泵故障備用泵自動投入。
5. 系統(tǒng)授權(quán)功能
對工程師和操作員分級授權(quán)，對工程師賦予更高權(quán)限，可以在人機(jī)界面修改系統(tǒng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)的完全訪問，而只對操作人員賦予監(jiān)控權(quán)限，不能對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行修改，從而防止未經(jīng)授權(quán)人員的誤操作。
三、硬件配置
1. PLC控制單元
PLC采用ELCO C200系列 32/48點(diǎn)主機(jī)，搭配C200-DIO-BG01 24點(diǎn)DI\24點(diǎn)DO（晶體管）混合模塊，C200-AI-0800U/I 12-bit 電流/電壓模塊，通過RS232方式與HMI相連，同時(shí)利用主機(jī)上RS485方式連接變頻器，完成對現(xiàn)場開關(guān)信號的采集及對模擬量數(shù)據(jù)的處理。
2. 人機(jī)界面單元
HMI產(chǎn)品采用ELCO DEV系列經(jīng)濟(jì)型10寸人機(jī)界面DEV500T，該系列人機(jī)界面具有色彩豐富、分辨率高、屏幕亮度高以及通訊能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可以同時(shí)采用不同串行通訊方式與不同設(shè)備進(jìn)行通訊。在本控制系統(tǒng)中，通過COM0的RS232方式連接C200 PLC，實(shí)現(xiàn)對其的監(jiān)控和控制，通過COM1的RS232方式連接微型打印機(jī)，實(shí)時(shí)打印故障報(bào)警信息，通過COM2的RS485方式及自定義串口通訊方式連接GPRS無線模塊，當(dāng)在人機(jī)界面的程序畫面中輸入指定手機(jī)號，即可完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)以及故障信息的定向發(fā)送。
3. GPRS無線模塊單元
GPRS模塊采用北京馳迅達(dá)SM10系列SM10LC-AB，該模塊具有使用簡單、安裝方便、可靠性高等特點(diǎn)，在插入SIM卡以后，在PC上經(jīng)過簡單配置即可進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的無線發(fā)送。
本控制系統(tǒng)在組網(wǎng)時(shí)，對觸摸屏的實(shí)時(shí)通訊、數(shù)據(jù)處理和通訊拓展能力提出較高要求，而宜科C200 PLC在以下兩方面有突出表現(xiàn)：
1. 通過顯示、控制C200 PLC采集的開關(guān)信號和模擬信號，并優(yōu)化程序，減少串行通訊延時(shí)時(shí)間，保證采集信號在觸摸屏上的實(shí)時(shí)刷新。
2. 通過在觸摸屏上開發(fā)宏代碼程序（主要使用C語言編程），當(dāng)PLC采集到故障信號時(shí)，觸摸屏顯示、打印實(shí)時(shí)故障信息，并通過將故障信息報(bào)文從十六進(jìn)制ASCII碼轉(zhuǎn)換成GPRS網(wǎng)絡(luò)專用的Unicode碼發(fā)送給GPRS模塊，實(shí)現(xiàn)對故障信息的無線傳輸，使遠(yuǎn)程工程人員及時(shí)了解現(xiàn)場工作情況。
四、系統(tǒng)特點(diǎn)
1. 先進(jìn)性
采用先進(jìn)的軟、硬件，人機(jī)界面可以顯示整個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)、現(xiàn)場報(bào)警、采集模擬量趨勢數(shù)據(jù)、操作日志等，可直觀、動態(tài)顯示現(xiàn)場各重要參數(shù)變化的情況，實(shí)現(xiàn)人性化的人機(jī)交互，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)的無線傳輸，完成遠(yuǎn)程終端對現(xiàn)場的監(jiān)控，使對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的進(jìn)一步智能應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。
2. 高可靠性
整個(gè)系統(tǒng)價(jià)格合理，易于維護(hù)，與傳統(tǒng)無線電臺傳輸相比，GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸抗干擾能力更強(qiáng)，通訊覆蓋范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前者，同時(shí)DEV系列人機(jī)界面具有易配置、易接線、隔離性好等特點(diǎn)。
3. 優(yōu)良的開放性
通過GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)GPRS站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換，同時(shí)利用人機(jī)界面組態(tài)軟件中的C語言功能進(jìn)行新的通訊驅(qū)動程序的開發(fā)，可以與采用自定義通訊協(xié)議的設(shè)備進(jìn)行通訊，也可以實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。
五、結(jié)束語
與原有傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比，宜科公司提供的基于HMI和GPRS技術(shù)的無線通訊方案可以進(jìn)一步減少現(xiàn)場維護(hù)人員，降低企業(yè)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)具備更好的抗干擾性、數(shù)據(jù)傳輸安全性。該解決方案將在城市管網(wǎng)、熱網(wǎng)、石油、電力等利用無線遠(yuǎn)程進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控的行業(yè)中會得到更大范圍的應(yīng)用。