基于HMI和GPRS技術(shù)的無線通訊方案

一、消防巡檢儀自動控制系統(tǒng)概述

消防巡檢儀可應用于包括大廈、寫字樓、體育館和醫(yī)院、政府機構(gòu)等各類建筑，以達到提高建筑樓宇中消防給水系統(tǒng)的安全性及可靠性的目的。主要實現(xiàn)： 　　1. 對消防設(shè)備進行設(shè)備巡檢時，設(shè)防超壓裝置。

2. 電氣控制系統(tǒng)巡檢及電動閥門巡檢。

3. 消防水泵定期自動低頻、低速無壓巡檢。

4. 消防泵房排污泵巡檢：泵房長期無污水排出的情況下，排污泵銹蝕及銹死現(xiàn)象時有發(fā)生，無法正常運行，造成泵房大量積水，損壞消防設(shè)備，造成消防系統(tǒng)癱瘓，消防巡檢儀可避免此情況的發(fā)生。

為進一步提高對現(xiàn)場的實時監(jiān)控，在原有系統(tǒng)中增加GPRS無線通信技術(shù)，充分利用GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、維護成本低等特點，實現(xiàn)對現(xiàn)場監(jiān)控數(shù)據(jù)、設(shè)備運行歷史數(shù)據(jù)及故障報警信息等的遠程無線傳輸。

二、控制系統(tǒng)介紹

目前設(shè)計的消防自動巡檢儀主要是由HMI、PLC、變頻器、微型打印機和GPRS無線模塊構(gòu)成，借助HMI產(chǎn)品擁有多串口并可與多種設(shè)備同時通訊的功能，通過RS485RS232等方式，同時將PLC、打印機及GPRS模塊產(chǎn)品與HMI相連，一方面可以簡化系統(tǒng)架構(gòu)、降低系統(tǒng)成本，另一方面除了傳輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)，還可以完成對現(xiàn)場信息，比如事件信息或報警信息的傳輸。其電氣控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)：

1. 液位報警功能

低水位自動停機，恢復水位自動開機，水位出現(xiàn)異常自動報警，查詢歷史記錄，可存儲上萬條故障信息，并可自動進行打印。

2. 故障報警功能

設(shè)備現(xiàn)場聲光報警，現(xiàn)場消防中控室報警，可與遠程消防中控室聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程傳輸和遙控。

3. 巡檢記錄查詢功能

設(shè)備消防巡檢的周期和每次消防巡檢的時間均可由HMI產(chǎn)品在現(xiàn)場設(shè)定，同時可以查閱設(shè)備總計巡檢的次數(shù)，最后一次巡檢的日期和下一次巡檢的日期等。

4. 消防泵控制功能

消防信號自動啟動、自動補充、主泵故障備用泵自動投入。

5. 系統(tǒng)授權(quán)功能

對工程師和操作員分級授權(quán)，對工程師賦予更高權(quán)限，可以在人機界面修改系統(tǒng)參數(shù)實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的完全訪問，而只對操作人員賦予監(jiān)控權(quán)限，不能對系統(tǒng)參數(shù)進行修改，從而防止未經(jīng)授權(quán)人員的誤操作。

三、硬件配置

1. PLC控制單元

PLC采用ELCO C200系列 32/48點主機，搭配C200-DIO-BG01 24點DI24點DO(晶體管)混合模塊，C200-AI-0800U/I 12-bit 電流/電壓模塊，通過RS232方式與HMI相連，同時利用主機上RS485方式連接變頻器，完成對現(xiàn)場開關(guān)信號的采集及對模擬量數(shù)據(jù)的處理。

2. 人機界面單元

HMI產(chǎn)品采用ELCO DEV系列經(jīng)濟型10寸人機界面DEV500T，該系列人機界面具有色彩豐富、分辨率高、屏幕亮度高以及通訊能力強等特點，可以同時采用不同串行通訊方式與不同設(shè)備進行通訊。在本控制系統(tǒng)中，通過COM0的RS232方式連接C200 PLC，實現(xiàn)對其的監(jiān)控和控制，通過COM1的RS232方式連接微型打印機，實時打印故障報警信息，通過COM2的RS485方式及自定義串口通訊方式連接GPRS無線模塊，當在人機界面的程序畫面中輸入指定手機號，即可完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)以及故障信息的定向發(fā)送。

3. GPRS無線模塊單元

GPRS模塊采用北京馳迅達SM10系列SM10LC-AB，該模塊具有使用簡單、安裝方便、可靠性高等特點，在插入SIM卡以后，在PC上經(jīng)過簡單配置即可進行數(shù)據(jù)和信息的無線發(fā)送。

本控制系統(tǒng)在組網(wǎng)時，對觸摸屏的實時通訊、數(shù)據(jù)處理和通訊拓展能力提出較高要求，而宜科C200 PLC在以下兩方面有突出表現(xiàn)：

1. 通過顯示、控制C200 PLC采集的開關(guān)信號和模擬信號，并優(yōu)化程序，減少串行通訊延時時間，保證采集信號在觸摸屏上的實時刷新。

2. 通過在觸摸屏上開發(fā)宏代碼程序(主要使用C語言編程)，當PLC采集到故障信號時，觸摸屏顯示、打印實時故障信息，并通過將故障信息報文從十六進制ASCII碼轉(zhuǎn)換成GPRS網(wǎng)絡(luò)專用的Unicode碼發(fā)送給GPRS模塊，實現(xiàn)對故障信息的無線傳輸，使遠程工程人員及時了解現(xiàn)場工作情況。

四、系統(tǒng)特點

1. 先進性

采用先進的軟、硬件，人機界面可以顯示整個系統(tǒng)狀態(tài)、現(xiàn)場報警、采集模擬量趨勢數(shù)據(jù)、操作日志等，可直觀、動態(tài)顯示現(xiàn)場各重要參數(shù)變化的情況，實現(xiàn)人性化的人機交互，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)的無線傳輸，完成遠程終端對現(xiàn)場的監(jiān)控，使對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的進一步智能應用成為現(xiàn)實。

2. 高可靠性

整個系統(tǒng)價格合理，易于維護，與傳統(tǒng)無線電臺傳輸相比，GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸抗干擾能力更強，通訊覆蓋范圍遠遠大于前者，同時DEV系列人機界面具有易配置、易接線、隔離性好等特點。

3. 優(yōu)良的開放性

通過GPRS網(wǎng)絡(luò)進行組網(wǎng)，實現(xiàn)各個GPRS站點之間的數(shù)據(jù)交換，同時利用人機界面組態(tài)軟件中的C語言功能進行新的通訊驅(qū)動程序的開發(fā)，可以與采用自定義通訊協(xié)議的設(shè)備進行通訊，也可以實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。

五、結(jié)束語

與原有傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比，宜科公司提供的基于HMI和GPRS技術(shù)的無線通訊方案可以進一步減少現(xiàn)場維護人員，降低企業(yè)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，同時具備更好的抗干擾性、數(shù)據(jù)傳輸安全性。該解決方案將在城市管網(wǎng)、熱網(wǎng)、石油、電力等利用無線遠程進行數(shù)據(jù)監(jiān)控的行業(yè)中會得到更大范圍的應用。