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宜科公司:基于HMI和GPRS技術的無線通訊方案

2013-06-06
作者:CEChina
關鍵詞: HMI GPRS 無線通訊

  引言:隨著自動化技術的不斷發展,客戶對現場設備的工況需要進行更加精確深入的監測,所采用的通訊方式從傳統的串行通訊,發展到目前主流的以太網\總線通訊,但由于設備運行環境較惡劣、且受限于現場條件,當需要實現遠程的設備監控:不論是串行通訊,還是以太網\總線通訊,數據傳輸的范圍都有所限制,為此GPRS無線通訊技術應運而生。宜科提出基于HMI和GPRS技術的無線通訊方案,充分利用GPRS無線網絡,實現數據和信息的無線傳輸,從而對現場設備工況有效監控。本文以消防巡檢儀為例,介紹了基于HMI產品、PLC產品及GPRS無線通信技術構成的遠程數據通訊方案。

一、消防巡檢儀自動控制系統概述

  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實時監控,在原有系統中增加GPRS無線通信技術,充分利用GPRS網絡覆蓋范圍廣、維護成本低等特點,實現對現場監控數據、設備運行歷史數據及故障報警信息等的遠程無線傳輸。

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
  低水位自動停機,恢復水位自動開機,水位出現異常自動報警,查詢歷史記錄,可存儲上萬條故障信息,并可自動進行打印。

  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產品采用ELCO DEV系列經濟型10寸人機界面DEV500T,該系列人機界面具有色彩豐富、分辨率高、屏幕亮度高以及通訊能力強等特點,可以同時采用不同串行通訊方式與不同設備進行通訊。在本控制系統中,通過COM0的RS232方式連接C200 PLC,實現對其的監控和控制,通過COM1的RS232方式連接微型打印機,實時打印故障報警信息,通過COM2的RS485方式及自定義串口通訊方式連接GPRS無線模塊,當在人機界面的程序畫面中輸入指定手機號,即可完成對現場數據以及故障信息的定向發送。

  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GPRS網絡進行組網,實現各個GPRS站點之間的數據交換,同時利用人機界面組態軟件中的C語言功能進行新的通訊驅動程序的開發,可以與采用自定義通訊協議的設備進行通訊,也可以實現不同數據格式的轉換。

五、結束語
  與原有傳統控制系統相比,宜科公司提供的基于HMI和GPRS技術的無線通訊方案可以進一步減少現場維護人員,降低企業成本,提高企業經濟效益,同時具備更好的抗干擾性、數據傳輸安全性。該解決方案將在城市管網、熱網、石油、電力等利用無線遠程進行數據監控的行業中會得到更大范圍的應用。

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