基于GPRS/PLC的远程监控系统

                  关键词：PLC、DTU、GPRS、上位机组态软件

 一、 现状及要求

    近来，许多的用户为了提高生产效率、降低维护成本、延长设备使用寿命，对其各个设备的运行状况、现场环境等提出了更高的要求，也就是说，要求在未出现设备故障前或一旦出现故障情况，要求设备系统运行商能快速准确了解现场设备的使用状况，提供维修策略及方案，恢复设备运行。显然，要做到这些，各使用商必须实时了解设备在现场的运行情况。而另一方面设备厂商也想及时、实时了解所生产的设备在各地客户现场运行实际情况，特别是新开发的设备，以便改进工艺、完善设计，提高设备出厂制造质量和现场运行稳定性、可靠性等。

    缘此，我公司集成实施的一种基于GPRS/PLC的远程实时监控系统，已成功应用于以下行业，例如供水泵站监测系统，污水处理站监测系统、环保局的大气监测系统中（CEMS）、水利局的水文监测系统等。

二、 GPRS无线公网远程监控系统特点

    1、良好的实时响应与处理能力。由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，系统能够同时实时收取、处理多个监测点的各种数据，无需轮巡就可以同步监测点时钟可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。

    2、远程仪器设备控制：由于采用GPRS双向传输系统，监控中心可以反向实现对仪器设备的时间校正、状态报告、开关以及其他监测、控制等功能。

    3、建设成本低：可充分利用现有GSM网络，即公网，设备安装即接通。

    4、安装调试简单，建设周期短：利用现有成熟GSM网络，系统投入运行时，基本不需要调试，安装简捷。

    5、覆盖范围广。监控系统要求数据通信覆盖范围广，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区，乡镇和跨地区的接入需求。

    6、采用GPRS方式，理论上在无线GSM/GPRS网络的覆盖范围之内，都可以实现监控。

    7、数据传输速率高。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，实际应用时数据传输速率在40kbps左右，很好满足传输速率要求。

    8、系统传输容量大。监控中心站要和每一个监控点实现实时连接。由于检控点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而 GPRS 技术能很好地满 足传输突发性数据的需要。

    9、通信费用低。GPRS可以采用按流量包月计费的方式，运营维护成本低。

    10、特别是通讯的3G时代到来，使通讯速度更快，内容更丰富，运营维护成本更低。

三、 控制系统方案设计

1、网络终端系统组成

数据通信网络结构示意图

    分散在异地的设备一般采用PLC进行数据采集和控制；PLC的数据通过标准的RS232C/RS485串口，将数据传送给DTU,DTU再将数据打包发送到公网上，因此，本系统要求设备制造商使用的控制器PLC应具备两个串口，一个编程/接本地HMI，另一个为标准的RS232C/RS485串口，与DTU连接，支持标准通讯协议MODBUS/且支持自由编程通讯协议。

    由可编程控制器 PLC 采集的数据通过串行接口连接(终端数据无线传输设备)DTU，DTU采用RS232/422/485接口，高性能、工业级、外置式，特别适用于使用环境恶劣的各种工业监控、交通管理、气象等应用。DTU 利用公网GPRS网络，连接到注册服务器（网络运营商），管理控制中心与注册服务器通过以太网连接。管理员通过控制中心来管理各个分站的设备，并及时了解各分站的详细参数。通过以太网连接，将各站的数据连接到INTERNET网络，构成专线连接，把数据通过以太网传输到服务器或者管理者的计算机上。

2、GPRS无线DDN系统构成

a．数据中心（包括注册中心）；

b．数据传输通道（GPRS 网络）；

c．用户数据终端单元（GPRS----DTU）

    本系统中网络代理服务器可采用ADS、LAN等INTELNET公网连接，采用公网固定IP或者公网动态IP+DNS解析服务，处于安全性考虑，监控中心站在局域网中，不直接接连在INTERNET网上，通过网络代理服务器来负责网络数据链路建立和数据收发的透明中转。

    GPRS 数据传输终端上电后，它会根据预先设定在其内部的IP地址或者是域名来主动访问网络代理服务器，通过代理服务器和监控中心建立TCP/IP链路。监控中心主站本身维护接入的每个终端的IP地址和ID号，当主站要向某个监控终端提出数据请求时，它会根据IP地址和ID号来找到对应的终端，将命令下发 到终端，终端响应后通过GRPS数据传输终端把数据发到网络代理服务器端口，通过端口影射转发到监控中心主站，即完成一个应答式的通讯流程。

3、控制管理中心（中心站┅固定IP）

    控制管理中心主要由路由器、工控机和操作台组成，另外到电信或网通申请开通512K固定IP ADSL连接INTELNET公网。工控机内采用一套上位机组态软件通过 INTELNET 访问各网络终端的DTU实现无线远程监控，对整个网络进行实时管理。

四、 系统功能实现—中心站

   1、 数据采集：实时显示（各DTU终端）设备的运行工况状态，运行时间以及设备运行工艺参数如压力，流量，温度等实时参数。

   2、 报警功能：包括设备的欠压，缺相以及是否有人对设备进行了操作等。当接收到报警信号首先语音报警，然后将报警信息写入数据库，用于故障追忆。

   3、 历史查询：对运行人员进行的各种操作，报警信息以及模拟量实时信息进行存储，可随时对其进行查询，可按时查询，按设备对象查询，操作员查询；对模拟量还可进行历史数据查询，历史曲线查询等。

4、 报表功能：根据运行要求，自动生成报表，定时打印各种报表，包括日报表，周报表，年报表，班组报表等等。

五、 结束语

    由于 GPRS 无线公网 DDN 具有组网迅速灵活，建设周期短、成本低；网络覆盖范围广等特点正越来越多的被用于各个场合的远程设备监控系统，远程监控采用PLC和上位机组态软件，其稳定性、可靠性及强大通信和网络管理能力保证系统运行可靠，稳定，大大降低了维护成本，提高了劳动生产率。