以PLC為控制核心構(gòu)成的短信遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)

1、以PLC為控制核心構(gòu)成的短信遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)企業(yè)：控制網(wǎng)日期：2011-03-18領(lǐng)域：PLC點(diǎn)擊數(shù)：32    （勝利油田勝機(jī)石油裝備有限公司，山東 東營(yíng) 257067）楊萬(wàn)成    （西南石油大學(xué)研究生部，四川 成都 610500）楊斐然                                  楊萬(wàn)成（1958-）男，高級(jí)工程師，1982年畢業(yè)于中央廣播電視大學(xué)

2、電子專業(yè)，現(xiàn)任勝利油田勝機(jī)石油裝備有限公司副總工程師、三次采油裝備開(kāi)發(fā)中心經(jīng)理，從事提高采收率機(jī)電一體化石油裝備的開(kāi)發(fā)研制工作。    摘要：本文系統(tǒng)介紹了采用超小型PLC為控制核心，配用西門子TC35I短信終端模塊、人機(jī)交互組態(tài)軟件、手機(jī)組成的遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)短信 的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在PLC之間的無(wú)線收發(fā)，介紹了設(shè)計(jì)思想、系統(tǒng)組成、實(shí)現(xiàn)的功能、實(shí)際使用測(cè)試效果等，系統(tǒng)可簡(jiǎn)可繁、可大可小、具有很高的實(shí)用價(jià)值。    關(guān)鍵詞：可編程序控制器（PLC）；短信；TC35I短信終端模塊；HMI組態(tài)軟件；手機(jī)    Abstract:

3、 This thesis introduces the remote automatic monitoring system,consisting of the ultra-small PLC as its core, the Siemens TC35I SMS module,the human-computer interaction configuration software and the cell phone. The system can achieve the data wireless send-receive in PLC. Meanwhile, this paper int

4、roduces the design philosophy, the system components and functions,the test results in the actual use and etc. This system, either small or big, either simple or complex, has magnificent utility value.    Key words: Programmable Logic Controller (PLC); Short Message Service(SMS); TC35I Ter

5、minal Module;Human-Computer Interaction ConfigurationSoftware; Cell Phone    1 概述    坐在辦公室或家里，用手機(jī)發(fā)一個(gè)短信，就可以知道遠(yuǎn)在千里之外的設(shè)備運(yùn)行情況、并可以對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，這已經(jīng)不是一個(gè)美好的愿望，由筆者開(kāi)發(fā)的PLC遠(yuǎn)程短信自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，使這一愿望變成了現(xiàn)實(shí)。    針對(duì)油區(qū)許多偏遠(yuǎn)惡劣環(huán)境下，迫切需要低成本的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制重要設(shè)備的運(yùn)行、了解設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)、遠(yuǎn)程設(shè)置和修改關(guān)鍵數(shù)據(jù)的要求，筆者開(kāi)發(fā)的基于 松下電工超小型PLC為控制核

6、心的短信遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)，已投入了實(shí)際使用，收到了很好的控制效果，可以用手機(jī)短信的方式及時(shí)了解遠(yuǎn)方設(shè)備的運(yùn)行情況，實(shí) 現(xiàn)設(shè)備的無(wú)人值守，出現(xiàn)故障時(shí)、設(shè)備可以發(fā)回故障報(bào)警短信，使故障得以及時(shí)的被發(fā)現(xiàn)和處理，極大的提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，降低了運(yùn)行成本，必要時(shí)還可以 在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上運(yùn)行組態(tài)監(jiān)控軟件，接收多達(dá)32臺(tái)遠(yuǎn)端設(shè)備發(fā)出的短信數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)工藝流程動(dòng)態(tài)顯示和數(shù)據(jù)監(jiān)控，該系統(tǒng)功能強(qiáng)大、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、可以廣泛的使 用在重要設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域，具有很高的實(shí)用價(jià)值。    2 系統(tǒng)組成    控制系統(tǒng)主要由松下電工的小型PLC、西門子TC35I短信終端模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)控

7、計(jì)算機(jī)、監(jiān)控手機(jī)、組態(tài)軟件等組成。本套系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是系統(tǒng)可大可小，最 小系統(tǒng)可由單臺(tái)小型PLC控制設(shè)備和一部值班手機(jī)組成，在普通的自動(dòng)化控制系統(tǒng)上，采用帶串行通訊口的PLC作為控制器，配套使用短信終端模塊，編寫相應(yīng) 的控制程序就可購(gòu)建一個(gè)帶短信通訊功能的單點(diǎn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)。最大系統(tǒng)為一臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)應(yīng)32臺(tái)遠(yuǎn)端PLC控制設(shè)備和32部手機(jī)、也可以不用監(jiān)控計(jì) 算機(jī)代之以總監(jiān)控手機(jī)，系統(tǒng)組成靈活方便。工作原理示意及組成框圖如圖1所示。    3 各組成單元介紹    3.1 可編程序控制器PLC及選型       

8、                                                      圖1  工作原理示意及組成框圖    該系統(tǒng)采用松下電工帶RS232標(biāo)準(zhǔn)3線通訊口的超小型可編程序控制器PLC為控制核心，如FP0R、FPG系列等，優(yōu)點(diǎn)是體積小巧、功能強(qiáng)大、程序容量

9、 大、工作穩(wěn)定可靠、性價(jià)比高，當(dāng)然也可以采用其它廠家的PLC。對(duì)于原已采用了PLC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)擴(kuò)充遠(yuǎn)程短信監(jiān)控功能時(shí)，只需要增加對(duì)應(yīng)的控制程 序，增加短信終端模塊即可實(shí)現(xiàn)。    3.2 GSM或CDMA通訊及短信服務(wù)簡(jiǎn)介    短消息服務(wù)或稱短信服務(wù)（SMS），是一種使用移動(dòng)設(shè)備發(fā)送和接收文本信息的技術(shù)。短消息業(yè)務(wù)作為通訊網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù)，隨著通訊網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使用變得越來(lái)越簡(jiǎn)單、迅速、方便、價(jià)廉，已經(jīng)成為當(dāng)今人們生活中離不開(kāi)的溝通方式。    利用GSM或CDMA公用網(wǎng)絡(luò)的短信服務(wù)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，具有連接簡(jiǎn)單、費(fèi)用低廉、覆蓋

10、范圍廣、初期投資少、不用維護(hù)、安全性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。隨著3G等通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，短信功能將變得更加迅速、方便、可靠，利用短信進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊控制具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。    3.3 TC35I短信終端模塊簡(jiǎn)介    作為無(wú)線移動(dòng)通訊的一種新興技術(shù)，GSM或CDMA無(wú)線短信通訊終端模塊就是單獨(dú)的把短信功能剝離出來(lái)，獨(dú)立的成為一個(gè)收發(fā)短信進(jìn)行無(wú)線通訊的技術(shù)產(chǎn)品。 TC35I 無(wú)線通訊終端模塊是西門子公司生產(chǎn)的高端GSM無(wú)線通訊設(shè)備，集高質(zhì)量，高穩(wěn)定性于一體，物美價(jià)廉，可以提供365天每天24小時(shí)的全天候工作。    3.4 PLC控制軟件的開(kāi)

11、發(fā)    本套短信遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)是開(kāi)發(fā)編寫功能完善、性能可靠的PLC控制程序。用PLC控制TC35I短信終端模塊實(shí)現(xiàn)短信的自動(dòng)收發(fā)，由于對(duì)短 信終端模塊的控制是使用基于AT命令的PDU編碼方式，首先要了解用于中英文發(fā)送的PDU編碼方式和用于短信通訊的幾個(gè)相關(guān)的AT命令。PLC軟件的功能 是實(shí)現(xiàn)與模塊的串行通訊，在通訊正常后，對(duì)模塊進(jìn)行初始化設(shè)置、清除短信存儲(chǔ)區(qū)，判斷發(fā)來(lái)的短信是否有效、剔除無(wú)效的騷擾短信，對(duì)有效短信進(jìn)行接收并及時(shí) 的轉(zhuǎn)存到PLC內(nèi)的存儲(chǔ)區(qū)中，對(duì)收到的短信數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，做出是發(fā)回運(yùn)行數(shù)據(jù)還是轉(zhuǎn)存發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)并給出回復(fù)等操作。由于松下小型PLC內(nèi)

12、的程序存儲(chǔ)區(qū) 容量很大（32K），只要肯下功夫，就可以編寫出功能完善、性能穩(wěn)定可靠的控制程序。    3.5 遠(yuǎn)程控制端組成及原理    使用PLC可編程序控制器作為遠(yuǎn)端設(shè)備控制系統(tǒng)的核心，優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定可靠，控制靈活，功能強(qiáng)大，軟件修改增加功能簡(jiǎn)單方便，PLC系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)從十幾到幾 百點(diǎn)，可大可小、擴(kuò)充靈活方便，PLC已經(jīng)在設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。另外，PLC都帶有標(biāo)準(zhǔn)的RS232或RS485標(biāo)準(zhǔn)接口，可以和短 信模塊實(shí)現(xiàn)通訊。    PLC可以在完成原設(shè)備自動(dòng)控制的基礎(chǔ)上，增加部分通訊控制程序，配接TC35I短信通訊終

13、端模塊，即可擴(kuò)充成為具有無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的產(chǎn)品。                                                      圖2  遠(yuǎn)程測(cè)控端組成    3.6 遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)及組態(tài)軟件    監(jiān)控計(jì)算機(jī)是用于監(jiān)控遠(yuǎn)端設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的計(jì)算機(jī)

14、，它把接收到的數(shù)據(jù)和參數(shù)以動(dòng)畫流程的形式顯示出來(lái)、形象逼真，在一些要求高的場(chǎng)合可以使用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，一般的辦公計(jì)算機(jī)也可使用。    組態(tài)軟件是軟件開(kāi)發(fā)商為方便工業(yè)控制用戶開(kāi)發(fā)控制軟件而推出的軟件包，用戶使用組態(tài)軟件包進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，可以較為容易的構(gòu)建自己的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)顯示界面，可以 大大降低開(kāi)發(fā)難度、加快開(kāi)發(fā)速度，目前市面上銷售和使用的國(guó)產(chǎn)組態(tài)軟件有十幾家，其中北京亞控科技有限公司的組態(tài)王系列、北京三維力控科技有限公司的三維 力控系列較為普及，這些組態(tài)軟件都配有驅(qū)動(dòng)程序支持與各種PLC進(jìn)行通訊。    采用PLC收發(fā)數(shù)據(jù)并與監(jiān)控計(jì)算機(jī)運(yùn)行組態(tài)軟件構(gòu)成監(jiān)控系

15、統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是可以定義組態(tài)軟件的內(nèi)部變量直接與PLC的內(nèi)部繼電器和寄存器對(duì)接，使用靈活方便，不需要對(duì)組態(tài)軟件做任何修改可以直接使用，不需要對(duì)組態(tài)軟件的開(kāi)發(fā)商提出任何額外的技術(shù)要求。    比較簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)也可不用監(jiān)控計(jì)算機(jī)，代之以主監(jiān)控手機(jī)，該手機(jī)經(jīng)過(guò)軟件設(shè)置，可以隨時(shí)監(jiān)控和查詢132臺(tái)所有遠(yuǎn)端設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。    3.7 控制系統(tǒng)功能介紹    本套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送方式和具備的控制功能基本涵蓋了工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)可能的實(shí)際應(yīng)用需求，具體敘述如下：    （1） 監(jiān)控手機(jī)可以在任何時(shí)候，發(fā)送預(yù)先設(shè)定的代碼查詢對(duì)應(yīng)控制設(shè)備的

16、運(yùn)行情況，遠(yuǎn)端控制設(shè)備收到信號(hào)后，在通訊信道通暢的情況下，會(huì)在20秒內(nèi)將預(yù)先定義的漢 字和數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)到監(jiān)控手機(jī)上，等同與手機(jī)之間發(fā)送短信?？梢园?32臺(tái)遠(yuǎn)端設(shè)備中的任意部監(jiān)控手機(jī)設(shè)置為同一部手機(jī)，則該部手機(jī)就可以同時(shí)監(jiān)控這 些設(shè)備的運(yùn)行狀況。手機(jī)除了能接收運(yùn)行數(shù)據(jù)外，其余功能不受任何影響。    （2）遠(yuǎn)端控制系統(tǒng)可以預(yù)先設(shè)定為以下幾種發(fā)信方式或組合應(yīng)用：    定時(shí)發(fā)送：在×時(shí)×分×秒定時(shí)發(fā)送運(yùn)行數(shù)據(jù)。    間隔發(fā)送：每間隔×時(shí)×分×秒時(shí)間周期發(fā)送運(yùn)行數(shù)據(jù)。

17、0;   觸發(fā)發(fā)送：在PLC內(nèi)部定義的某一內(nèi)部繼電器被置位時(shí)，立即發(fā)出運(yùn)行數(shù)據(jù)。    故障發(fā)送：在設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，立即發(fā)出報(bào)警信息。    （3）可以通過(guò)手機(jī)在任何時(shí)候?qū)LC內(nèi)預(yù)先定義的數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行遠(yuǎn)程置數(shù)，遠(yuǎn)端控制設(shè)備正確的收到數(shù)據(jù)后，會(huì)在20秒內(nèi)回復(fù)手機(jī)數(shù)據(jù)已經(jīng)正確接收，否則，發(fā)回出錯(cuò)信息、要求重發(fā)。這樣就實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)非常有用的遠(yuǎn)程修改數(shù)據(jù)的功能，遠(yuǎn)程遙控遙測(cè)的功能即可實(shí)現(xiàn)。        （4）遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備可設(shè)置配用人機(jī)界面（觸摸屏），隨時(shí)由用戶自己設(shè)置修改監(jiān)控手機(jī)的號(hào)碼、更換不同的值班

18、人員的手機(jī)，使系統(tǒng)使用更加靈活方便。    （5）在遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)上，運(yùn)行監(jiān)控軟件，可以接收132臺(tái)遠(yuǎn)端控制設(shè)備發(fā)來(lái)的短信數(shù)據(jù)，也可由上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)隨時(shí)主動(dòng)發(fā)出單詢或輪詢信號(hào)，通知遠(yuǎn)端設(shè)備中的任意一臺(tái)PLC或全部PLC將數(shù)據(jù)發(fā)回計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)畫流程顯示功能。    4 實(shí)際應(yīng)用及控制實(shí)例    本監(jiān)控系統(tǒng)組成配置靈活、新穎實(shí)用、功能豐富，可以廣泛使用在偏遠(yuǎn)井站、山區(qū)、黃土丘陵、灘海等交通不便環(huán)境惡劣下的遠(yuǎn)程設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守， 可以大大降低人工費(fèi)用。與數(shù)傳電臺(tái)等構(gòu)成的無(wú)線專網(wǎng)相比，具有設(shè)備投入低、維護(hù)費(fèi)用少、不用申請(qǐng)無(wú)線頻段，通訊距離遠(yuǎn)、使用簡(jiǎn)單方便的突出優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊 的應(yīng)用前景。    目前該控制系統(tǒng)已配套在某設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，任何時(shí)候發(fā)出一個(gè)監(jiān)