以PLC为控制核心构成的短信远程自动化监控系统.pdf

圈 方法 文献标识码B 文章编号1 0 0 3 0 4 9 2 2 0 1 0 1 2 - 0 9 6 ． 0 3 中图分类号T P 2 7 4 以P L C 为控制核心构成的短信远程 自动化监控系统 PLC b a s e d S h o r t M e s s a g e Se r v i c e Re mo t e Au t o ma t i c M o ni t o r i n g S y s t e m 摘要本文系统介绍了采用超小型P L C为控制核心 ，配用l西门子T C3 5 I 短 信终端模块、人机交互组态软件、手机组成的远程 自动化监控系统。该系 统通过短信的方式实现数据在P L C 之间的无线收发 ，介绍 r 设计思想、系 统组成、实现的功能、实际使用测试效果等，系统可简可繁 、可大可小、 具有很高的实用价值 。 关键词可编程序控制器 P L C；短信 ；T C 3 5 I 短信终端模块 ；HM[ 组 态软件；手机 Abs t r a c t T hi s t h e s i s i n t r o d u c e s t he r e mo t e a u t o ma t i c mo ni t o r i n g s y s t e m， c o n s i s t i n g o f t h e u lt r a - s ma l l PL C a s i t s c o r e ， t h e S i e me n s T C3 5 I S M S mo d u l e ， t h e h u ma n c o mp u t e r i n t e r a c t i o n c o n fig u r a t i o n s o f twa r e a n d t h e c e l l ph o n e ． Th e s y s t e m c a n a c h i e v e t h e d a t a wi r e l e s s s e n d - r e c e i v e i n P LC．M e a n wh i l e ， t h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e d e s i g n p h i l o s o p h y , t h e s y s t e m c o mp o n e n t s a n d f u n c t i o n s ， t h e t e s t r e s u l t s i n t h e a c tu a l u s e a n d e t c Th i s s y s t e m， e i t h e r s ma l l o r b i g ， e i t h e r s i mp l e o r c o mp l e x ， h a s ma g n i fic e n t u t i l i ty v a l u e Ke y wo r d s P r o g r a mma b l e L o g i c C o n t r o l l e r P L C ； S h o r t Me s s a g e S e r v i c e S MS ； T C 3 5 I T e r mi n a l Mo d u l e ； H u ma n C o mp u t e r I n t e r a c t i o n C o n fi g u r a t i o n S o f twa r e ； Ce l 1 P h o n e 1 概述 坐 在 办公 室或 家 里 ，用手 机 发一 个矩 信 ，就 n r 以知道 远 住千 里之外的设备运行情况、并可以对其进行远程监控 ，这已经不是 一 个美好的愿望，由笔者开发的P L C 远程短信 自动化 控 系统 ， 使达 ⋯ 愿 望 变成 了现 实。 针对油区许多偏远恶劣环境下，迫切需要低成本的远程监视 和控制重要设备的运行、了解设备的运行参数和状态、远程设置和 修 改关键 数据 的要求 ，笔者 开发 的基于 松下 电工超小 型P L C为控 制 核心的短信远程无线监控系统，已投入了实际使用，收到了很好的 显示和数据监控，该系统功能强大、运行稳定可靠、可以广泛的使 用在重要设备的远程监控领域，具有很高的实用价值。 2 系 统组 成 控制系统主要由松下电工的小型P L C 、西门子T C 3 5 I 短信终 端模块 、远程监控计算机 、监控手机、组态软件等组成。本套系 统的最大特点是系统可大可小 ，最小系统可由单台小型P L C 控制 设备和一部值班手机组成，在普通的 自动化控制系统上 ，采用带 串行通讯 口的P L C 作为控制器，配套使用短信终端模块 ，编写相 应的控制程序就可购建一个带短信通讯功能的单点远程 自动化控 制系统 。最大 系统为一台监控计算机对应3 2 台远端P L C 控制设备 和3 2 部手机、也可以不用监控计算机代之以总监控手机 ，系统组 成灵活方便。工作原理示意及组成框 图如 图1 N示。 3 各组成单元介绍 3 l可 编程序控 制器 P 1 及选型 该系统采用松下电工带R S 2 3 2 标准3 线通讯 口的超小型可编程 I 翻 JVd m“ r 一 ⋯ 一 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ’⋯ 1 国 ”t 鲁■舞 ■l手■ 96慧 一 岛～ 啦 椎 一 奉 蓐 、、 - l 0 一 序控制器P L C 为控制核心， H F P O R 、F P G系列等 ，优点是体积小 巧、功能强大、程序容量大、工作稳定可靠 、性价比高，当然也 可以采用其它厂家的P L C 。对于原已采用了P L C的自动化控制系 统扩充远程短信监控功能时，只需要增加对应的控制程序 ，增加 短 信终 端 模块 即可 实现 。 3 2 G S M或 “ D MA 通讯及短信服务简介 短 消息服务 或称短信服 务 S MS，是 一种使 用移动 设 备发送和接收文本信 息的技术 。短 消息业 务作为通讯 网络 的一 种基本业务 ，随 着通讯 网络 的发展 ，使 用变得越 来越 简单 、迅 速 、方 便 、价 廉 ，已经成为 当今人 们生 活中离 不开 的沟通方 式 。 利 用GS M或CDMA公用 网络 的短 信服 务业 务 灾现数 据传 送 ， 具有连接 简单 、费用低廉 、覆盖范 围广 、初期投资少 、不用维 护 、安全性强、可靠性高等优点。随着3 G等通讯技术 的飞速发 展 ，短信功能将变得更加迅速、方便、可靠 ，利用短信进行数据 通讯控制具有独特的优点。 3 ． 3 T C 3 5 I 短信 终端模块 简介 作为无线移动通讯的一种新兴技 术，GS M或CDMA无线短 信 通 讯 终 端 模 块 就 是 单 独 的 把 短 信 功 能 剥 离 出 来 ，独 立 的 成 为 一 个收发短信进行无线通讯的技术产品。T C 3 5 I 无线通讯终端模 块是西门子 公司生产的高端GS M无线通讯设 备 ，集高 质量 ，高 稳定性 。 一体，物美价廉，可以提供3 6 5 天每天2 4 I b 时 的全天候 工 作 。 3 ． 4 I ’ I l 控制软件 的开发 本套短信远程 自动化监控系统的技术难点是开发编写功能完 善、性能可靠的P L C 控制程序。用P L C 控 1J T C 3 5 I 短信终端模块实 现短信的自动收发 ，由于对短信终端模块的控制是使用基于A T 命 令的P DU 编码方式 ，首先要了解用于中英文发送的P DU 编码方式 和用于短信通讯的几个相关的A T 命令。P L C 软件的功能是实现与 模块的串行通讯 ，在通讯正常后，对模块进行初始化设置、清除 短 信存 储 区 ，判断 发 来 的短 信是 否 有效 、剔除 无 效 的骚 扰短 信 ， 对有效短信进行接收并及时的转存 J P L C 内的存储区中，对收到 的短信数据进行分析判断 ，做出是发回运行数据还是转存发来的 数据并给出回复等操作。由于松下小型P L C内的程序存储区容量 很大 3 2 K，只要 肯下功夫 ，就可以编写出功能完善 、性能稳 定可靠的控制程序。 3 ． 5 远程控制端组 成及原理 使用P L C 可编程序控制器作为远端设备控制系统的核心 ，优 点是稳定可靠，控制灵活 ，功能强大 ，软件修改增加功能简单方 便，P L C 系统输入输 出点从十几 -IJ L 百点，可大可小、扩充灵活 方便 ，P L C已经在设备的 自动控制系统中得到了广泛的使用。另 外 ，P L C f1] 带有标准的R S 2 3 2 或RS 4 8 5 标准接 15，可以和短信模块 实现通讯 。 P L C 可以在完成原设备 自动控制的基础上，增加部分通讯控 制程序 ，配接T C 3 5 I 短信通讯终端模块，即可扩充成为具有无线 远程监控功能的产品。 图2 远程控制端组成 3 6 远程监控计算机及组态软件 监控计算机是用于监控远端设备运行参数的计算机，它把接 收到的数据和参数以动画流程的形式显示 出来、形象逼真 ，在一 些要求高的场合可以使用工业控制计算机 ，一股的办公计算机也 可使 用 。 组态软件是软件开发商为方便1 业控制用户开发控制软件而 推 出的软件包 ，用户使用组态软件包进行二次开发 ，可以较为容 易的构建 自己的监控数据显示界面 ，可以大大 降低开发难度 、加 快开发速度 ，目前市面上销售和使用的 国产组态软件有十几家， 其中北京亚控科技有限公司的组态王系列、北京三维 力控科技有 限公司的三维 力控系列较为普及 ，这些组态软件都配有驱动程序 支持 与各 种P L C进 行通 讯 。 采用P L C 收发数据并与监控计算机运行组态软件构成 监控系 统的优势是可以定义组态软件的内部变量直接 与P L C 的内部继 电 器和寄存器对接 ，使用灵活方便 ，不需要对组态软件做任何修改 可以直接使用 ，不需要对组态软件的开发商提出任何额外的技术 要求 。 比较简单的控制系统也可不用监控计算机 ，代之以主监控手 机，该手机经过软件设置 ，可以随时监控和查询1 ～ 3 2 台所有远端 设备的运行参数 。 3 ． 7 控制系统功能介绍 本套系统的数据发送方式和具备的控制功能基本涵盖了工业 控制现场可能的实际应用需求，具体叙述如下 1 监控手机可以在任何时候，发送预先设定的代码查询 对应控制设备的运行情况 ，远端控制设备收到信号后 ，在通讯信 道通畅的情况下 ，会在2 0 秒内将预先定义的汉字和数据区内的数 据发到监控手机 上，等 同与手机之间发送短信。可以把l ～3 2 台远 端设备中的任意部监控手机设置为同 一部手机，则该部手机就可 以同时监控这些设备的运行状况 。手机除 了能接收运行数据外 ， 其余功能不受任何影响 。 2 远端控制系统可以预先设定为以下几种发信方式或组 合应用 定时发送 在 时分 秒定时发送运行数据。 间隔发送 每间隔 时分 秒时间周期发送运行数据 。 触发发送 在P L C内部定义的某一 内部继 电器被置位时 ，立 即发 出运 行数 据 。 故障发送在设备出现运行故障时，立即发出报警信息。 2 0 1 o ff - 1 2 月干 lJ 自 主 力 匕 博览 9 7 1 圈 砸■ 方法 3 可以通过手机在任何时候对P L C 内预先定义的数据区进 行远程置数，远端控制设备正确的收到数据后 ，会在2 0 秒 内回复 手机数据 已经正确接收 ，否则 ，发 回出错信息 、要求重发 。这样 就实现 了工业控制现场非常有用的远程修改数据的功能，远程遥 控遥测的功能即可实现 。 4 远程监控设备可设置配用人机界面 触摸屏 ，随时 由用户自己设置修改监控手机的号码、更换不同的值班人 员的手 机 ，使系统使用更加灵活方便。 5 在远程监控计算机上，运行监控软件，可以接收1 ～3 2 台远端控制设备发来的短信数据 ，也可由上位监控计算机随时主 动发出单询或轮询信号 ，通知远端设备中的任意一台P L C 或全部 P L C 将数据发回计算机上，实现数据的动画流程显示功能。 4 实际应用及控制实例 本监控系统组成配置灵活、新颖 实用 、功能丰富 ，可以广 泛使用在偏远井站、山区、黄土丘陵 、滩海等交通不便环境恶劣 下的远程设备的自动监控 ，实现无人值守 ，可以大大 降低人工费 用。与数传电台等构成的无线专网相 比，具有设备投入低、维护 费用少、不用 申请无线频段，通讯距离远 、使用简单方便的突出 优点 ，具有广阔的应用前景。 目前该控制 系统 已配 套在某设 备的远 程监控 系统 中 ，通 过远程监控功能 ，任何时候 发出一个监控短信 ，设备的温度 、 压力 、流量、电流等运 行参数就 显示在手机上 ，使用户能够及 时掌握设备的运行情况 ，一旦出现特殊情况 ，设备发 出报警短 信 、可以立即进行处理 ，收 到了非 常好 的效果 ，经过一年多的 试用和测试 ，无论是在同一城 市、还是在 国内任何地方漫游 ， 只要手机信号 良好 ，一般都能在2 O 秒内稳 定可靠的收到发 回的 数据信号 ，即使是在大年三十的晚上 ，祝福短信扑天盖地的情 况下 ，个别数据的最大收发延时也只有二十几秒钟 ，这都得益 于 当今通讯网络软硬件技术的进 步 ，短信远程监控 系统的可靠 性是非常令人满意的 ，本系统受到了现场操作和设备维护使用 人 员的普遍欢迎。 本监控系统在油田当前在用的许多设备上可以实际应用 ，相 信都会取得较 好的使用效果。如可以配套安装在油田螺杆泵抽油 系统的远程控制系统上 ，对螺杆泵的电气及变频调速系统进行远 程监控，可以及时发现并排除可能 出现的故障 ，进一步提高螺杆 泵采油系统的可靠性 ；安装在海上平台控制设备上 ，可以对设备 进行远程监控及故障诊断 ；使用在储油罐 自动回收天然气装置的 电气 自动化系统上 ，可以对压缩机的润滑和水冷却系统进行远程 监控 ，实现无人值守 。 本控制系统实际上是一个通用的控制系统 ，在有手机信号的 地区，可以配套安装到任何需要远程监控数据的系统中，使用领 域非常广泛。 上接8 9 页 5 ． 3 厂级AGC负荷分配 系统投入 使用前 及使用后 我厂各机组 的主要指标统计如下 统计时 间2 0 0 8 年5 月～2 0 0 9 年5 月 ＼＼祝 组 1 号 机 组 2 号 机 组 3 号 机 组 4 号 机 组 指 标＼ 累计发 电量 l 8 4 5 1 3 2 1 0 3 9 9 1 9 6 5 3 2 2 2 9 1 1 4 累计耗煤量 8 7 5 2 5 2 9 9 5 1 0 2 9 4 8 4 1 2 1 0 8 5 5 2 0 发 电标煤耗 3 2 3 2 8 3 2 3 ． 4 9 3 2 6 ．8 6 3 2 3 ．5 3 统计时间2 0 0 9 年6 月 ～2 0 1 0 年5 月 ＼＼扔绍 1 号机组 2 号机组 3 号机组 4 号机组 指 标＼ 累计发 电量 2 3 0 5 4 8 2 0 3 0 5 2 l 9 3 8 3 9 2 2 3 0 8 7 累计耗煤量 1 1 1 6 1 8 8 1 0 0 4 0 6 5 9 6 8 5 7 2 1 1 0 0 2 0 9 发电标 煤耗 3 1 1 ． 2 8 3 1 6 ．9 5 3 2 1 ． 1 4 3 1 7 ． 5 4 通过以上两个表中的数据对比分析可以看出，厂级AG C 负荷 分配系统投用后各机组的发电标煤耗总体呈下降趋势 ，特别是1 号 机组，在发 电量增加的同时 ，煤耗下降趋势 明显，这充分体现厂 级AGC 负荷分配系统在电厂各机组问经济分配负荷的作用 ，大大 提高了电厂的经济效益。 6 结束语 传统的点对点负荷调度方式限制 了电厂内部对机组负荷的自 主分配，未对机组煤耗量等实际运行情况进行考虑，无形中增加 了全厂的煤耗量 ，而全厂负荷分配系统很好的解决了这个问题 。 全厂负荷分配系统接收调度下发的总负荷指令 ，可根据拟合煤耗 曲线或设定煤耗 曲线 自动对各台机组负荷指令进行优化分配 ，且 保证机组运行 力在允许范 围的情况下避免机组长期停留在临界 负荷 高于该负荷将启动某台辅机 ，低于该 负荷将停运某台辅 机，或在 比例分配模式下 ，由值长根据实际情况对机组指令进 行分配。无论哪种负荷分配方式 ，都是 建立在节能降耗的基础 上 ，即煤耗低的机组多发 电，煤耗高的机组少发电，从而降低整 体的煤耗量 ，提高全厂的经济效益。 虽然当前该系统在煤耗计算和优化分配方面存在一定偏差或 问题 ，但在同类系统 中性能 已具有超前意识，相信随着后期性能 试验、源参数及计算方法修正等工作的开展，系统将更加完善。 之后将有望进一步在火力发电企业得到广泛应用。’ 参考文献 [ 1 】 张斌． 自动发电控制及一次调频控制系统[ M】 ． 北京中国电力出版社 2 0 0 5 [ 2 】 王远辉等． 厂级负荷分配系统总体规划， 2 0 0 8 ． 9 8 自 动化搏览2 0 1 O 年1 2 月刊