基于固话网络的远程供水监控系统设计

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[摘 要]介绍基于固定电话网络和PLC技术的远程供水监控系统的设计思路、技术性能，并对系统的硬件组态和软件组态进行详细的介绍。

[关键词]MODEM PLC 通讯 组态

中图分类号：TE358 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0007-01

1 引言

长期以来各大厂矿的供水系统都有多处水源地，每个水源地建设泵站，并在泵站配备值班人员和维护人员，负责设备的操作和维护。这样的结果使人员冗繁，信息滞后，企业不能随时监控各站点的运转状况，而且过多人员造成了生产成本的提高和管理的困难。因此大多数新建的供水系统和老系统都在改造成为无人职守泵站，实现远程监控。所以远程监控系统依靠其可靠性和稳定性得到了长足的发展。

2 系统方案分析

随着计算机技术和通讯技术以及智能设备的迅猛发展，远程监控方案多种多樱但依据其通讯方式主要集中在以下两个方向：

1） 无线通讯方式

该方式主要有无线数传电台组网方式和基于移动通讯网络（GPRS/CDMA 1X）的数据通讯方式，前者具有通讯速率较快，后期生产成本较低，但必须铺设通讯网络的特点，后者则只需增加数传模块以接入移动通讯网络，但后期通讯成本较高。基于以上两种组网的特点，前者因为通讯延迟小，非用较低的到了广泛的应用。

虽然无线电台组网有通讯速率较快、通讯距离远、通讯成本低等一系列优点但是由于其需要铺设完整的无线通讯网络，前期投入成本较高，而且容易受天气及地形的影响。所以限制了它的应用范围。

2） 有线通讯方式

该方式以传统的电话网络、电力网络、现场总线网络为通讯网络，以上网络在建设初期大都已经建设完成，所以不用另行建设通讯网络，住需要添置通讯设备即可实现通讯，因此具有实现简单、运行可靠、受外界因素影响很小、投入成本低等一系列优点，因此在已经建设了通讯网络的场合具有很大的市场。

3 系统介绍

1） 系统功能介绍

基于固话网络的远程监控系统和本地监控系统一样可以实现一下功能

* 远程监控

运行人员在本地即可对位于远程的水泵的工作状态、运行参数进行监控，并根据具体的运行状况采取相应的措施，使水泵一直运行在最优化的工作状态，系统以全图形的操作界面，运行人员通过使用鼠标进行按键操作即可完成水泵的启停，并且实时显示所有运行设备自启动以来的累计运行时间、水泵的电压、水泵的电流、水井的水位等运行参数，为运行人员提供执行相应操作的依据。

* 远程编程

系统使用PLC作为远程的控制站，当系统有所变动，如增加水泵数量、水泵更换等问题，需要对PLC进行编程，采用了该系统后，工程人员在本地同样可以使用PLC设备的编程软件对远程PLC的程序进行编辑。避免了工程人员因为编程问题而在两地之间来回奔波。

* 远程诊断

使用PLC设备的标准组态软件同样可以对远程的PLC进行诊断、可以和本地一样读取运行信息、执行程序复位、清除内存程序等一系列诊断操作。

2） 硬件组态

整套系统从硬件方面来讲，共分为以下三部分

* 本地监控站

* 通讯线路

* 远程控制站

* 本地监控站

（1）任务

本地监控站负责运行组态监控软件、显示操作画面、接受运行人员的操作命令和远程控制站的反馈信号。

（2）组成

本地监控站由工业PC和宽幅针式打印机组成，工业控制计算机采用台湾研华公司的IPC-610-PIII工业控制计算机，打印机采用日本EPSON公司的LQ-1600KIII+。工业控制计算机的具体配置如下（见表1）

* 通讯线路

（1）任务

通讯线路负责将本地监控站的操作信息传递给远程控制站，并把远程控制站的反馈信息传递给本地监控站，起到了上传下达的作用。

（2）组成

通讯线路部分主要是将本地监控站的数字信号转换为模拟信号在固定电话网络上传数，然后当到达远程控制站后再将模拟信号转换为数字信号传递给远程控制站接收，反之同样。所以它是一个数字――模拟――数字的通讯转换过程。所以该部分由MODEM和程控交换机组成（如果使用市话网络则没有程控交换机，该设备在电信局端）。

由于PLC选用西门子公司的S7-200系列，该系列在设计初始就考虑了使用MODEM远程通讯的问题，因此，在它的编程软件（STEP7 MICRO CWIN）支持多种国际知名厂商的MODEM产品，为了系统的兼容性，所以MODEM产品选用美国Hayes公司的Accura 56k SpeakPhone Modem，该Modem支持所有的AT指令，使系统的通讯配置更为简单。

程控交换机选用8口程控交换机，为以后的系统扩展提供了预留接口。

* 远程控制站

（1） 任务

远程工作站负责现场设备的控制和现场参数的采集，并将反馈信号通过通讯线路传递给本地工作站，供显示界面使用。

（2） 组成

在该部分选用西门子公司的S7-200系列的CPU224作为智能控制器，该CPU集成了14点数字输入和10点数字输出，并增加一个4路模拟量扩展模块EM231，负责采集现场的模拟量信号。

该设备有一个通讯接口，使用基于RS485的PPI通讯协议，通过该端口可以方便的将设备接入通讯网络。

3） 软件组态

软件组态分为监控软件组态和编程软件组态两部分，下面对这两个方面进行详细的介绍。

* 监控软件组态

在本套系统中选用的组态软件是北京昆仑通态公司的MCGS5.0，使用该软件完成以下功能人机界面和通讯任务。

该系统是基于WINDOWS操作系统的纯32位组态软件，并且有强大的图库和绘图功能，支持多种通讯设备（板卡、PLC、仪表、变频器等）。并且有多种控制方案，支持远程通讯。

对监控系统的组态主要有：

* 设备组态

* 变量组态

* MODEM设置

* 画面组态

* 控制策略组态

值得注意的是S7-200PLC支持的通讯格式为9600bps/8位数据/1位停止位/偶校验。

* 编成软件组态

编成软件组态主要是对PLC的控制程序进行组态，组态内容包括以下几个方面组成：

* 控制程序

* 校验程序

* 参数标准化程序

* 自检程序

* 设备保护程序

4 结束语

本方案使用了先进的PLC控制技术和固定电话网络通讯技术，为远程监控提供了很好的解决方案，使企业的运营成本大大降低，工人的劳动强度大大降低，劳动环境得到了改善，且方案已在多家大型企业得到了应用，运行效果良好，本项目的成功应用为其它类似项目具有一定的借鉴意义。