GSM和PLC的分布式遠程監控系統的實現

一．引言

　　SMS 短消息服務業務作為GSM網絡的一種基本業務，已得到越來越多的系統運營商和系統開發商的

　　重視。目前，GSM、CDMA、TDMA 等移動網絡都支持SMS，這使SMS 成為一項非常普及的移動數據業務，基于這種業務的各種應用也蓬勃發展起來，如資訊服務、商務娛樂、遠程監控等。SMS 可以實現全國漫游，同時它克服了傳統專網通信系統建網周期長、投資大、維護費高、用戶數量有限的缺點，如果用戶使用STK 加密卡，還可實現點對點的保密通信。利用GSM 短信息系統進行的雙向數據傳送運營費用低、性能穩定，為各種遠程監控提供了一個全新的的通信平臺。

　　由于PLC 適合工業企業對自動化系統高可靠性的要求，長期以來，PLC 始終處于工業自動化控制領域的主戰場，為各種各樣的自動化控制系統提供了先進、可靠的應用案例。另一方面，PLC 還必須依靠其他新技術來面對市場份額逐漸縮小所帶來的沖擊。開放式通信網絡技術的應用首當其沖，一些PLC 廠商在基于現場總線、internet 及移動通信的PLC 網絡互連功能的開發方面已有所突破。

　　本文設計的分布式遠程無線監控系統，現場測控采用以色列UNITRONICS 公司具有SMS 功能的M90型PLC，遠程無線傳輸途徑選用性能穩定的GSM 公用網絡，傳輸模式采用成熟的SMS 短消息方式，以PLC 現場站定時自動上傳到監控中心的數據為主信息流，同時設有監控服務器適時呼叫指定參數和手機加密移動查詢功能，從而形成集中與移動方式結合的完整的遠程監控應用方案，實踐證明該系統功能完備、性能可靠、規模配置靈活、性價比高。

二．系統硬件配置及工作原理

　　該系統由一個集中監控中心、多個PLC 現場監控站和GSM 網絡組成。

　　2． 1GSM 傳輸站

　　GSM 傳輸站由GSM MODEM、SIM 卡、RS232連接電纜、直流電源和外接天線組成。每一個傳輸站可很方便的接入GSM 公網。GSM MODEM 集成了使用西門子TC35的GSM 信道單元、信令轉換單元、電平轉換單元。在應用中，現場PLC 測控站和監控服務器通過RS232接口連接到內插GSM 手機通用的SIM 卡的 GSM MODEM 來發送和接收GSM 短消息，完成遠程數據交換功能。DC24V 的直流電源用于現場的GSM 傳輸站是比較方便的，監控中心的GSM 傳輸站可選常用5V 變壓器。

　　2．2現場測控站

　　一個PLC 現場測控站由各種現場傳感器和一臺M90 PLC 組成，每一臺PLC 分別配置一個GSM 傳輸站。

　　現場傳感器如流量計、液位計監測到數據以0-5V 獲4-20mA 的標準模擬信號形式輸入PLC，現場設備狀態與開關控制信號接入PLC 的數字I/O 端，由PLC 就可獨立的實現傳統的現場控制。由于M90-PLC 自身具有很強的通信功能包括CAN 總線、基于PSTN 的串口遠程通信，更別具特色的是它基于串口的SMS 短信收發功能。按照監控系統的要求，M90-PLC 可以將設備工況與產量信息通過GSM 傳輸站以短信的形式發送給監控中心，并接收監控中心或授權的手機的操作命令短消息，進行現場參數設定和設備控制。

2．3監控中心

　　監控中心主要由監控服務器和打印機等辦公設備組成。根據用戶的安全性要求，監控中心的服務器可以為 一臺高性能PC 機或工業用的高可靠性的工控機，還可以配置兩臺互為冗余的服務器。每個服務器通過RS232接口連接到一個GSM 傳輸站，實現24小時在線的實時監控，并可通過打印機輸出報表，或進行大屏幕的動態監控。

　　系統結構圖如圖1所示。

　　本監控系統以PLC 現場站定時自動上傳到監控中心的數據為主信息流，同時設有手動適時呼叫指定參數的功能，并配有手機加密移動查詢與自動告警功能，形成完整的信息傳遞模式。監控中心將分散在各地的各個測控站的數據分類整理，并存入數據庫中。如果現場出現了告警信息，現場測控站通過GSM 傳輸站同時發送告警信息到監控中心和值班人員的手機上；監控中心對告警信息進行統計和分析，并及時通知相關責任人，還可以根據險情啟動應急預案，包括現場設備的遠程啟停控制。當告警排除后，現場測控站同樣發送告警排除通知短消息到監控中心，監控中心就可以恢復正常的數據采集與狀態報告了。

三．系統軟件設計

　　3．1 下位機軟件設計

　　下位機即M90-PLC 測控站的編程是通過使用安裝在計算機內的Unitronics 的U90編程軟件來實現的。

　　Unitronics’ 軟件工具遵從IEC 113.1 標準，并提供了可視化的集成開發環境。除了具有傳統PLC 的助記符和梯形圖等控制軟件編程功能外，還提供了各種功能模塊，包括各種通信功能選擇、通信參數設置、短信息內容編輯、1K 內容的現場數據庫以及可以具體到某年、某月、某日、某個時間段的多種定時器等，允許我們用更多有效的方法去執行各種各樣的功能。這樣可以很方便的實現監控系統的下位軟件編制，并有利于縮短開發周期和節省程序容量。

　　M90的編程步驟：

　　（1）接著按照現場控制要求通過的PLC 通用的梯形圖方式，實現開關量和標準模擬輸入監測與控制。

　　（2）按照監控的需要，通過集成開發工具提供的SMS 窗口，實現固定的短消息的編輯與GSM 通信設置；

　　（3）將代表某個的短消息的內部繼電器接入到梯形圖中，在滿足設定的邏輯條件時，通過觸發特有的S 與R 觸點，實現短消息的收發。