远程多点无线数据传输在水厂中的应用

摘 要:本论文阐述的远程多点无线数据传输系统是以PC机为中心控制,PLC数据采集模块DTU作为下位机通过无线数传模块进行通信。无线通信系统主要有建网快速、移动方便、省去布线烦恼等优点,借助互联网把分散远距离需要实时监测的数据,通过无线通讯技术传送到水厂调度中心的计算机界面,具有实时、高效、可靠、操作方便等特点。

关键词:互联网 无线数据传输 监控系统 通用分组无线业务 组态软件

中图分类号:TN925文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)04(c)-0007-01

计算机监控系统正被广泛应用于各种工业生产过程中,取得了良好的效果。目前随着企业内部局域网Intranet和互联网Internet的普及,使无线网络技术已成为计算机网络中一个至关重要的组成部分,通过内部局域网,实时监视与管理现场数据,了解现场的具体状况,及时做出判断、决策,更有利于生产调度和管理。我水厂在原有的自动控制系统基础上,应用远程多点无线数据传输对远距离的5个计量点的测量数据进行实时数据采集,依靠无线通信线路,将现场采集数据传送至公司调度中心的计算机界面,实现了远程监视,既提高了管理的效率,又降低了运行成本。

1 GPRS/CDMA技术介绍

GPRS(General Packet Radio Service)是一种基于GSM系统,高效、低成本的无线分组数据业务,其基本特点是:(1)传输速率高,理论带宽可达171.2kbps,实际应用带宽大约在40kbps～100kbps。(2)永远在线,可实现实时传输数据。(3)按流量计费,收费不高,降低了使用成本。(4)基于IP协议,可以访问整个Internet。

GPRS部分支持双频GSM/GPRS,CDMA部分支持800/1900MHz双频,使用方便、灵活、可靠。

2 无线数据传输系统的组成

水厂的人机监控系统由位于水厂调度中心装有Wincc组态软件的计算机操作站组成,进行远程、分布式监控,操作站安装Windows2000操作系统作为Wincc组态软件运行平台,它可以提供监视、控制及数据采集等全部功能,是一个使用方便、可扩展性强、监控性能高的监控组态软件。

无线数据传输系统的硬件组成包括:调度中心上位机、互联网、无线GPRS网络、远程终端单元(RTU)几个部分组成,系统的拓扑结构如图1。

本水厂最大的特点是地域分散,各个计量点分布相隔很远,测量数据主要是流量和压力,下位机系统选小型化、低成本同时性能稳定的PLC控制器,我们选用西门子的S7－200系列。为了节省人力,降低吨水成本,各计量点常常是无人值守,操作人在调度中心进行集中监控。数据通信方式采用软件编程方式,实现数据的远程传输,用VB语言编分别编写上位机和下位机的通信程序。现场各个终端GPRS DTU内嵌了TCP/IP协议栈,具有Socket通讯功能,并提供透明数据传输通道,用户只需要设置一些参数就能实现与Internet直接相连,实现网络的互连互通。需要设置的参数有:调度中心上位机IP地址及端口号设置;Socket通讯类型(TCP或UDP);通讯接口参数;触发方式设置等。

调度中心上位机通过ADSL连接,采用动态域名解决办法,实现固定域名到动态IP地址之间的解析。上位机每次上网得到新的IP地址,由安装在上位机里的动态域名软件把这个IP地址发送到动态域名解析服务器,更新域名解析服务库,GPRS DTU通过这个域名发起Socket连接时,动态域名解析服务器回返回正确的IP地址给它。远程终端单元RTU主要由F2103 GPRS模块、电源、天线、PLC的CPU及各种I/O模板及后备电池、机箱等几部分组成,通过GPRS网络与调度中心传送数据,接收并执行上位机的命令图2。

3 应用情况

系统运行表明,网络监视及时、性能可靠、操作方便,具有以下特点:(1)丰富的画面显示功能。在调度中心上位机显示的监控画面有各个计量站的流量压力趋势图、调用菜单画面、报警画面、报表画面等,操作人员通过调用这些画面可以全面地了解各个计量站的运行情况,并且很方便地进行调度。(2)故障诊断与报警处理功能。在各个计量站的操作画面中都列出其起动条件状态,如:上电情况、通讯状态、故障状态等,记录报警发生时的有关信息,如:故障标签名称、报警信息、故障报警时间、确认报警时间等,并对报警信息进行管理。(3)远程监控功能。调度人员在调度中心随时监视5个计量站的流量和压力,根据网络在线数据和历史数据完成对全流域的管理和调度,提供有关数据报表,供决策管理层参考。