基于嵌入式PC與GPRS的SCADA在油田中的應用

　　由于現場大多數被測量參數都是定時采集，故GPRS模塊不必一直發送數據，而是每隔一段時間發送一次數據，同時，現場部分在檢測到的數據變化幅度異常時，可立即發送數據，并報警。

　　5.2 現場數據采集

　　現場數據采集儀器必須與上位機有一定的通訊功能，才能使現場各種傳感器輸出的信號，準確地經無線傳輸發送給遠方的監控計算機，進行分析、處理及存儲。根據現場的實際情況，經過多方面的比較，決定使用嵌入式系統，數據采集器采用ADAM-5510嵌入式PC和遠程模塊ADAM-5000系列模塊。ADAM-5000系列功能強大，可擴展，易整合，并且在通用工業數據通信網絡中，它可以和PC主機進行通信;本身帶有獨立運行內核的獨立控制器;支持多種軟件，可使用它建立滿足不同要求的SCADA系統。

　　ADAM-5510是PC-based可編程控制器，在一個5510的基座上有4個插槽，用戶可以根據需要選用不同的5000系列模塊。因此，一個ADAM-5510主單元和I/O模塊的配合可以同時測量多種數據。

　　ADAM-5510內置基于x86-CPU的 ROM-DOS，16位微處理器，256KB Flash，256KB SRAM，內建ROM-DOS，支持COM端口，2個RS-232，1個RS-485;它是在C語言環境中開發的，帶有自身的C語言庫函數，在程序中可以直接調用這些函數，編譯，鏈接生成可執行文件。最后一起下載到ADAM-5510的Flash ROM中。

　　基于ADAM-5510的數據采集系統能夠在惡劣環境下可靠工作，是一種智能化的現場信息采集單元，特別適合于采樣及控制點分散，與主機距離較遠的數據采集及控制場合。ADAM-5510基座的插槽數，相應模塊的通道數都較好的適應和滿足了本系統，在本系統中所反應出來的性價比較高。

　　對于現場站點采用的是3片8路模擬量輸入模塊ADAM-5017H采集模擬量信號，一片4路模擬量輸出模塊ADAM-5024作為數據輸出模塊。

　　現場使用傳感器測量的信號有溫度、壓力、流量、油罐的液位和儲油量、電壓、電流等，信號的傳輸類型有傳統的4-20mA，此外還有基于現場總線的傳感器，本系統使用了一些HART協議的傳感器。如圖2所示，4-20mA接到ADAM-5017H，8個HART信號并聯在一條線纜上，通過HART Modem接到ADAM-5510的一個串口上。這種連接方法使全部傳感器僅使用一個GPRS模塊，可大大節省成本。

圖2 現場模塊連接圖

　　除傳感器外的所有設備（包括ADAM-5510、HART Modem和GPRS模塊）均置于一個IP66工業級密封箱內，并安裝在現場。

　　5.3 GPRS傳輸

　　針對通訊成本和易用性，本系統采用H7112 GPRS DTU作為通訊模塊。它是一種嵌入式設備，具有TTL、RS-232/442/485、以太網等多種接口方式,并有耳機和麥克風接口，軟件部分內置了TCP/IP等通訊協議。在數據監控中心一端以配置專門的模塊統一收發數據，通過對數據的透明傳輸，現場的數據收集/發送到相應的數據中心。數據傳送是完全透明的，不需要后臺計算機支持，沒有對數據添加任何多余的協議，也不會對數據的排列作修改。GPRS DTU數據傳送的方向是指定的數據中心地址（IP地址）。并且H7100 GPRS DTU具有自動撥號和在線狀況自動檢測的功能。

　　5.4 數據監控中心

　　數據監控中心有多種接入方式，可結合GPRS的特點和應用領域的具體要求進行組網。組網形式由業務數據量、時延、可靠性要求、數據保密性、網絡狀況決定。其中專線接入適合電力、金融、證券、工業監控等行業。企業通過專線接入中國移動的路由器，移動為用戶提供公有或私有IP地址。在傳輸數據的過程中使用專線接入中國移動的GPRS網絡，GPRS DTU向數據中心實時發送數據，傳送完全透明，不需要后臺計算機支持，沒有對數據添加任何多余的協議，也不會對數據的排列作修改。數據中心使用H6210 Modem作為中心接入的硬件設備。H6210 Modem綁定中國移動提供的SIM卡固定數據中心地址（IP地址）。GPRS DTU向這個IP地址發送數據。監測中心的查詢命令或控制命令也可以通過互聯網和GPRS網發送到GPRS模塊匯總，再由GPRS模塊傳送給各個儀表，對它們進行操作。數據監控中心主要是工藝流程及數據的實時顯示，本系統中采用Kingview 6.5組態軟件，對傳送到監控中心的信號進行監控管理。

6 小結

　　基于嵌入式PC模塊與GPRS通訊網絡構建遠程監控與數據采集系統，與傳統的有線或點對點無線遠程監控與數據采集系統相比，具有成本低、可靠性高、不受惡劣氣候影響等優點。該系統適用于油田、礦山等大型企業生產過程的集中監控與管理，因此，其具有實際應用價值。