基于PLC的遥测遥控系统
基于PLC的遥测遥控系统
王忠’周执海2
【摘要】介绍了一种为联网工厂设备而构建的自动遥测遥控系统，如何用数传电台联接起西门子.. PLC和上位计算机实现对水泵站和各监测点的自动控制和远程监控，并且具有故障自动诊断功能。运行结果表明，该系统完全达到了设计规定的性能指标和要求，且运行可靠，节省了人力成本，提高了工作效率。
【关键词】可编程控制器；数传电台；组态软件
(一)前言
随着自动化技术的发展，网络化、远程化操作已成为可能，配合中央控制计算机进行调度和数据存储，可使以前费时费力的人工操作和统计变为简单的鼠标操作。可编程控制器(PLC)编程灵活又可联网控制，在工业领域里得到了广泛应用。PLC用于现场设备的直接控制，上位机对.. PLC的编程监控管理，提高了生产效率。应用MODBUSRTU可完成设备远程控制、参数化及故障诊断工作。企业内网.. Intranet外延接入.. Internet，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的测控系统。..
(二)遥测遥控系统
系统主要由工控机、组态软件、西门子、MDS数传电台、查询机、服务器构成。用于接受各水泵站和各监测点发送的采集信号、参数设置及数据显示。泵房中的电压、电流、流量、水压等数据由现场变送器采集，变为.. 4-20mA模拟量信号后传送到PLC模拟量输入单元。由PLC进行模数转换，使用MODBUS协议，借助无线数传电台将信号传到几公里外的中控室的上位微机上。使用组态软件，将现场各信号实时显示。同时组态软件通过.. ODBC数据接口，将数据存入.. SOL2000数据库，以备生成日月年报和后续查询。整个系统拓
扑图如图.. 1所示。..
(三)现场网络
1．网络模式
由于所涉及的数据采集点.. (水泵站和监测点)较多，且分布面广和分散，各点之间直线距离有的长达5KM，有些分布在市区，有些分布在郊区，有些在野外。根据采集点分布情况，如用双绞线和采用光纤组网很显然是不可取的，双绞线通讯距离为.. 150M，光纤通信距离虽可满足，但由于采集点多而分散，而其中的一些采集点只是临时设置，有可能会因为市政建设等原因而搬迁或撤消，铺设光纤也不可取。考虑到以上因素，采用无线组网是最合适的选择。所以采用数字电台进行组网通信。网络中只能有一个主站，从站可多达.. 247个。数字电台选用美国.. MDS公司的.. EL705数传电台，提供了透明.. RS232接口，传输速率达.. 19．2Kbps，收发转换时间小于.. lOms，绕射能力强、组网结构灵活、覆盖范围远，适合点多而分散、地理环境复杂的场合。..
2．通讯协议
根据数字电台的特点，在通信中采用半双工通信模式。泵房PLC与中控室通信协议采用MODBUS RTU主从协议。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络.. (以太网)和其它设备之间可以通信。
工作时由中控室上位控制机向各PLC采集站发起询问(轮询)，各.. PLC接收到询问信号，并判断信号里的站号与本站号相同时，PLC返回响应。否则不返回信息。上位机与.. PLC间通过一问一答方式进行通讯。RTU是基于数字型数据的传输。它的定义格式如图2所示，MODBUSRTU协议由地址码、功能码、数据码和校验码四部分构成。实际的使用中只需定义前三个，校验码根据前三种数据自动生成。其中地址码为卜247，对应每个.. PLC的站号。功能码常用的是.. 0、1、3、4。分别对应功能：写位数据、读位数据、读字数据、写字数据。数据码一般是.. MODBUS寄存器的地址。
通过此协议，方便地实现.. PLC与上位机的通讯。所有.. PLC和上位机的地址编号都不能重复。..
(四)电控系统..
s7—224PLC是可以独立编程和完成设备控制的，通过控制输出量，使相应继电器动作。现场数据采集包括模拟量和开关量。模拟量主要包括各监测点电压、电流、管道流量、水压。输入开关量有各泵组关停状态。输出开关量有各泵组启动和系统报警。所以选用EM231四路模拟量输入模块，将模拟量输入模块按O-20mA的电流信号形式接线。当泵控制柜上电后，PLC模拟量单元将传感器过来的.. 4-20mA信号进行模数变换和处理后，保存在.. PLC的内存.. (V存储区)中。同时.. PLC还对泵运行状态、红外报警器等数字信号进行监控。又根据上位指令控制泵房接触器的动作。PLC中同时运行.. MODBUS通讯程序，该程序将.. PLC的内存地址映射为MODBUS地址。供上位微机读取和写入。泵站中PLC的控制程序使用STEP7MICROWlNSP3编写，语言形式为梯形图。通过对现场信号的预处理，过滤干扰信号，识别错误信号并对电量、流量和运行时间等数值进行累计存储。同时保证断电后累计数据的保持。
借助于.. S7—224的RS485通讯口，使用.. RS485／232转换器，通过数传电台实现数据通讯功能。西门子通讯口的的通讯标准为：96008NI，其中8NI不可改，通讯速度默认为.. 96000，最
大可到.. 5760000，本项目使用默认数值。泵房电台的传输频率设置与中控室电台传输频率设置不同，接收和发送频率必须对调，这样才能正常传输上位机和PLC间的通讯信号。
中控室上位机组态王软件通过控制机串口和数传电台连接。组态王的串口通讯设置为.. 96008N1，在.. COMI上添加若干不同地址的MODBUSRTU设备，以保证组态王能够准确的操作到具体地址。上位机启动后，运行组态王软件。软件先进行初始化设置，对微机的基本状态进行检测正常后显示登录画面，否则会报相关错误。正确登录后可对各泵组进行监控及操作。如果有非正常值出现，则出现报警提示。各种监控和操作上的数据均通过ODBC接口存入SOL20
000数据库。除此以外组态王的历史查询功能强大，可以按要求查询某段时间内某个泵组的开停机、各监测点历史监测数据和报警记录。还能汇总每日、每月、每年的数据生成报表供管理层参考。..
(五)总结
应用数传电台和.. PLC实现远距离多设备的集中监测与控制，能较大地提高系统的稳定性。在采集PLC中的模拟量时，编程应尽量使用数据指针寻址进行。通过循环对指针偏移量进行指定，可大大减少程序行数，从而提高PLC的运行效率，这对于采集多路模拟量尤其重要。组态王使用分段的形式进行地址轮询，即每次读写～个连续范围内的地址。所以在PLC程序中对.. V存储区的分配就应尽量集中，方便组态王一次读取所有数据。
【参考文献】
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系统中的应用Ⅱ】微计算机信息，.. 319)2-5．2000，(8：42．..
2】西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团．s7—2000系统手册fM】．2005．
基于PLC的遥测遥控系统.doc
