基于plc的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

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1、基于PLC的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究　　摘要：通過PLC技術(shù)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與實(shí)時控制。對此，本文分別從軟件設(shè)計(jì)和硬件構(gòu)成兩個方面闡述了PLC監(jiān)控的整體框架，分析了該遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置在污水泵站中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并提出了該系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)。　　關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程監(jiān)控；PLC；設(shè)計(jì)；水泵站　　中圖分類號：TM76文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A　　隨著人工成本的不斷提高，傳統(tǒng)的監(jiān)控方式已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)需要，因此基于PLC技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在各領(lǐng)域的生產(chǎn)過程中得到廣泛應(yīng)用。遠(yuǎn)程監(jiān)控指的是技術(shù)人員通過安裝在異地的微機(jī)來實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)視和操作，該

2、系統(tǒng)能對現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)信號、運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障類型進(jìn)行實(shí)時有效地監(jiān)測，并且可以及時預(yù)告或直接排除設(shè)備故障。該技術(shù)不僅有效減少了維修人員的數(shù)量，同時可使用戶在遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備的維護(hù)工作，在極大程度上節(jié)約了企業(yè)的人力和財(cái)力?！　?.PLC監(jiān)控的整體框架6　　依托于PLC技術(shù)，該監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)將距離控制中心幾百甚至上千公里的下位機(jī)采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時傳送給上位機(jī)中的控制中心，而市面上一般的計(jì)算機(jī)串行通信口難以實(shí)現(xiàn)該過程。目前，該系統(tǒng)常見的傳輸方式有采用衛(wèi)星和微波等無線傳播方式以及擬載波傳輸，從經(jīng)濟(jì)和性能的角度上考慮，大部分企業(yè)選用模擬載波的傳輸方式。

3、這種傳播方式需要通信的雙方各接入一個調(diào)制調(diào)節(jié)器，其能夠?qū)LC傳輸過來的數(shù)字信號調(diào)制成模擬信號，然后通過電話線傳輸。在接收端，這些模擬信號再次被還原成原來的數(shù)字信號?！　?.1硬件設(shè)施　　該遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)以PLC為基礎(chǔ)，并通過有線網(wǎng)絡(luò)的方式來完成遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)中的PLC可以將在線數(shù)據(jù)和狀態(tài)信號快速無誤地傳輸?shù)缴衔晃C(jī)控制中心，而上位機(jī)可將根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)，通過電話線給下位機(jī)發(fā)送控制指令?！　≡撨h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)針對的是EMENSS7-200MicroPLC系列中的7-200PLC芯片，并提供RS-485通信接口。當(dāng)S7-200的工作模式為自由端口通信

4、時，用戶根據(jù)實(shí)際需求定義通信協(xié)議。這樣不僅使通信的范圍得以擴(kuò)大，而且可以更加靈活、方便地控制系統(tǒng)設(shè)備，還能及時地進(jìn)行維修。　　下位機(jī)端使用RS-485通信端口和RS-232通信端口，并通過DIP開關(guān)設(shè)定通信時所需數(shù)據(jù)的位數(shù)值。通過這種方式將S7-200PLC連接到電話網(wǎng)上，上位機(jī)再通過RS232通信電纜連接的監(jiān)控微機(jī)和RS-232通信端口，將監(jiān)控微機(jī)接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控微機(jī)和S7-200PLC的數(shù)據(jù)通信。PC/PPI電纜的模式隨著數(shù)據(jù)傳送方向的改變而發(fā)生變化。比如，數(shù)據(jù)從RS-232接口傳輸?shù)絉S-485接口時，PC/PPI電纜的模式

5、為發(fā)送模式；反之，則為接收模式。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)如圖1所示。　　1.2軟件設(shè)計(jì)　　遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件的主要作用是實(shí)時監(jiān)控PLC的輸入輸出信號，其不僅能接收和監(jiān)控各種信號，而且還會向PLC發(fā)出指令，控制其的輸入輸出。6　　基于Windows平臺，結(jié)合VC++6.0編程開發(fā)的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件可分為以下4個部分：（1）可交互的用戶操作界面；（2）通信接口程序；（3）數(shù)據(jù)處理程序；（4）操作程序。其中，通信接口程序的作用是構(gòu)建通信鏈路，同時控制數(shù)據(jù)的傳遞。數(shù)據(jù)處理程序會對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和處理，再根據(jù)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果向PLC發(fā)出相關(guān)的控制指令。數(shù)據(jù)庫運(yùn)行程序

6、則主要用于用戶自定義地對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修改，并能自動更新數(shù)據(jù)庫、提取部分?jǐn)?shù)據(jù)。此外，系統(tǒng)還具有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，能夠完成輸出和打印報表等工作。通信接口程序主要包含初始化串行口、MO-DEM、數(shù)據(jù)打包及發(fā)送、數(shù)據(jù)檢驗(yàn)及拆包等步驟。因此，接口程序通常采用多線程技術(shù)，該程序在運(yùn)行后會創(chuàng)建一個主線程，以此實(shí)現(xiàn)串口的初始化。在這個過程中，程序會進(jìn)行一系列操作，比如打開串口、配置串口、初始化MODEM、創(chuàng)建同步對象等。接下來，程序會設(shè)置通信路程，由該通信路程實(shí)現(xiàn)對通信事件的監(jiān)控和響應(yīng)，一旦接收到新數(shù)據(jù)，它就會向主線程發(fā)送自定義消息。同樣，當(dāng)發(fā)送緩沖區(qū)空時，程序也會向

7、主線程序發(fā)送相應(yīng)的自定義消息。當(dāng)數(shù)據(jù)通信完成后，主線程序會將通信線程清空?！　?.基于PLC的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用分析　　鑒于PLC在工業(yè)控制系統(tǒng)上起的重要作用，PLC也被廣泛應(yīng)用于污水泵站等相關(guān)行業(yè)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和實(shí)時控制中。6　　該系統(tǒng)利用PLC來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制終端，上位機(jī)的主體是工控PC機(jī)，且該系統(tǒng)基于串行異步的通信協(xié)議，使用一一對應(yīng)的遠(yuǎn)程無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。下位機(jī)和安裝于現(xiàn)場的閥門站，則依靠主機(jī)發(fā)出的指令以及自身的控制程序進(jìn)行工作。主體工控PC機(jī)必須安裝在污水泵的控制中心，并且和各個閥門站的PLC從體機(jī)保持緊密聯(lián)系。通過這種方式，主體和從體構(gòu)成一

8、個完整的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)?！　≡跇?gòu)建污水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)時，還要思考A/D轉(zhuǎn)換。由于該模塊要與PLC配套，所以要選擇具有獨(dú)立分差輸入的4個通道模塊設(shè)計(jì)型號（F