基于HMI和GPRS技術的無線通訊方案
引言(yan)：隨(sui)著自動化技術的(de)(de)不斷發展，客戶對現(xian)場(chang)(chang)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)工況需(xu)要進行(xing)更(geng)加精確深(shen)入的(de)(de)監測，所(suo)采用的(de)(de)通(tong)訊(xun)(xun)方式從傳(chuan)統的(de)(de)串行(xing)通(tong)訊(xun)(xun)，發展到目前主流的(de)(de)以(yi)太網(wang)(wang)\總(zong)線通(tong)訊(xun)(xun)，但由于設(she)(she)備(bei)運行(xing)環境(jing)較惡(e)劣、且受限于現(xian)場(chang)(chang)條(tiao)件，當(dang)需(xu)要實現(xian)遠程的(de)(de)設(she)(she)備(bei)監控(kong)：不論是串行(xing)通(tong)訊(xun)(xun)，還是以(yi)太網(wang)(wang)\總(zong)線通(tong)訊(xun)(xun)，數據(ju)傳(chuan)輸的(de)(de)范圍都(dou)有(you)所(suo)限制，為(wei)此GPRS無(wu)(wu)線通(tong)訊(xun)(xun)技術應運而(er)生。宜科提(ti)出基于HMI和GPRS技術的(de)(de)無(wu)(wu)線通(tong)訊(xun)(xun)方案，充分利(li)用GPRS無(wu)(wu)線網(wang)(wang)絡，實現(xian)數據(ju)和信息的(de)(de)無(wu)(wu)線傳(chuan)輸，從而(er)對現(xian)場(chang)(chang)設(she)(she)備(bei)工況有(you)效監控(kong)。本文(wen)以(yi)消防巡檢儀為(wei)例，介(jie)紹了基于HMI產品、PLC產品及GPRS無(wu)(wu)線通(tong)信技術構成(cheng)的(de)(de)遠程數據(ju)通(tong)訊(xun)(xun)方案。
一、消防(fang)巡(xun)檢儀自(zi)動控(kong)制系(xi)統概述
消防巡檢儀可應用于包括大廈、寫字樓、體育館和醫院、政府機構等各類建筑，以達到提高建筑樓宇中消防給水系統的安全性及可靠性的目的。主要實現：????????? 1. 對消防設備進行設備巡檢時，設防超壓裝置。
2. 電氣控制系統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象時有發生，無法正常運行，造成泵房大量積水，損壞消防設備，造成消防系統癱瘓，消防巡檢儀可避免此情況的發生。
??? 為進一步提高對現場的(de)實時監控，在原有系(xi)統(tong)中增加GPRS無(wu)線(xian)通信(xin)技術，充分利用(yong)GPRS網絡覆蓋范圍廣、維護(hu)成(cheng)本(ben)低等特點，實現對現場監控數(shu)據、設備運行歷史數(shu)據及故障報警信(xin)息等的(de)遠程(cheng)無(wu)線(xian)傳(chuan)輸。
二、控制系統介紹
??? 目前設計的消防自動巡檢儀主要是由HMI、PLC、變頻器、微型打印機和GPRS無線模塊構成，借助HMI產品擁有多串口并可與多種設備同時通訊的功能，通過RS485\RS232等方式，同時將PLC、打印機及GPRS模塊產品與HMI相連，一方面可以簡化系統架構、降低系統成本，另一方面除了傳輸現場數據，還可以完成對現場信息，比如事件信息或報警信息的傳輸。其電氣控制系統可以實現：
1. 液位報警功能
低水位自(zi)動停機(ji)，恢復水位自(zi)動開機(ji)，水位出現(xian)異常自(zi)動報(bao)警，查詢歷史記錄，可存儲上萬條故(gu)障(zhang)信息，并可自(zi)動進行打印。
2. 故障報警功能
設備現場聲光報警，現場消防中控室報警，可與遠程消防中控室聯網，實現數據遠程傳輸和遙控。
3. 巡檢記錄查詢功能
設備消防巡檢的周期和每次消防巡檢的時間均可由HMI產品在現場設定，同時可以查閱設備總計巡檢的次數，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、自動補充、主泵故障備用泵自動投入。
5. 系統授權功能
對工程師和操作員分級授權，對工程師賦予更高權限，可以在人機界面修改系統參數實現對整個系統的完全訪問，而只對操作人員賦予監控權限，不能對系統參數進行修改，從而防止未經授權人員的誤操作。
三、硬件配置
1. PLC控制單元
PLC采用ELCO C200系列 32/48點主機，搭配C200-DIO-BG01 24點DI\24點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，同時利用主機上RS485方式連接變頻器，完成對現場開關信號的采集及對模擬量數據的處理。
2. 人機界面單元
HMI產品采(cai)用ELCO DEV系列經濟型10寸(cun)人機(ji)(ji)(ji)界(jie)面DEV500T，該(gai)系列人機(ji)(ji)(ji)界(jie)面具(ju)有色(se)彩(cai)豐富(fu)、分辨率高、屏幕亮(liang)度(du)高以及通(tong)訊(xun)(xun)能(neng)力強等特點(dian)，可以同時(shi)采(cai)用不同串行(xing)通(tong)訊(xun)(xun)方(fang)式與(yu)不同設(she)備進行(xing)通(tong)訊(xun)(xun)。在本控(kong)制(zhi)系統(tong)中，通(tong)過COM0的(de)RS232方(fang)式連接C200 PLC，實現(xian)對其的(de)監控(kong)和控(kong)制(zhi)，通(tong)過COM1的(de)RS232方(fang)式連接微型打印機(ji)(ji)(ji)，實時(shi)打印故(gu)障報警信(xin)息，通(tong)過COM2的(de)RS485方(fang)式及自定(ding)義(yi)串口通(tong)訊(xun)(xun)方(fang)式連接GPRS無(wu)線模塊，當(dang)在人機(ji)(ji)(ji)界(jie)面的(de)程序畫面中輸入指定(ding)手機(ji)(ji)(ji)號，即(ji)可完成對現(xian)場數據以及故(gu)障信(xin)息的(de)定(ding)向發(fa)送。
3. GPRS無線模塊單元
GPRS模塊采用北京馳迅達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，在插入SIM卡以后，在PC上經過簡單配置即可進行數據和信息的無線發送。
本控制系統在組網時，對觸摸屏的實時通訊、數據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：
1. 通過顯示、控制C200 PLC采集的開關信號和模擬信號，并優化程序，減少串行通訊延時時間，保證采集信號在觸摸屏上的實時刷新。
2. 通過在觸摸屏上開發宏代碼程序（主要使用C語言編程），當PLC采集到故障信號時，觸摸屏顯示、打印實時故障信息，并通過將故障信息報文從十六進制ASCII碼轉換成GPRS網絡專用的Unicode碼發送給GPRS模塊，實現對故障信息的無線傳輸，使遠程工程人員及時了解現場工作情況。
四、系統特點
1. 先進性
采用先進的軟、硬件，人機界面可以顯示整個系統狀態、現場報警、采集模擬量趨勢數據、操作日志等，可直觀、動態顯示現場各重要參數變化的情況，實現人性化的人機交互，利用GPRS網絡對數據的無線傳輸，完成遠程終端對現場的監控，使對現場數據的進一步智能應用成為現實。
2. 高可靠性
整個系統價格合理，易于維護，與傳統無線電臺傳輸相比，GPRS網絡的數據傳輸抗干擾能力更強，通訊覆蓋范圍遠遠大于前者，同時DEV系列人機界面具有易配置、易接線、隔離性好等特點。
3. 優良的開放性
通過(guo)GPRS網絡進(jin)行(xing)組網，實現各(ge)個GPRS站點之(zhi)間的(de)(de)數據交換(huan)，同時利用(yong)人(ren)機(ji)界面組態軟件中的(de)(de)C語言功能進(jin)行(xing)新的(de)(de)通訊驅動程序(xu)的(de)(de)開(kai)發，可以與采用(yong)自定義通訊協議(yi)的(de)(de)設(she)備進(jin)行(xing)通訊，也可以實現不(bu)同數據格式(shi)的(de)(de)轉(zhuan)換(huan)。
五、結束語
與原有傳統控(kong)制系統相比，宜科公司(si)提供(gong)的基于(yu)HMI和GPRS技(ji)術(shu)的無線(xian)通訊方(fang)案可以進(jin)(jin)一步(bu)減(jian)少現(xian)場維護人(ren)員，降低企(qi)業成(cheng)本(ben)，提高企(qi)業經濟(ji)效益，同時具(ju)備更(geng)好的抗干擾性、數據(ju)傳輸安(an)全(quan)性。該解決方(fang)案將(jiang)在(zai)城市管網、熱網、石(shi)油、電力等利用(yong)無線(xian)遠程進(jin)(jin)行(xing)數據(ju)監(jian)控(kong)的行(xing)業中會得到更(geng)大范圍的應用(yong)。
