[align=center]Force Control and SMS of GSM-based Supervisory and Controlling System for Water Supplied Station 李辰立1 、 卜慶華1 、 許迎澤2、韓俊2 （太原理工大學(xué)電氣工程學(xué)院1，太原 030024； 太原匯川電氣技術(shù)有限公司2 太原） LiChenLi1 、BuQingHua1、 XuYingZe 2、Hanjun2 （Taiyuan University of Technology Electrical Engineering Department 1 ,Taiyuan ,030024; Taiyuan Huichuan Electrical Technology CO.LTD 2） [/align] 摘要：通過(guò)對(duì)供水站系統(tǒng)現(xiàn)狀的研究，介紹了力控組態(tài)軟件在供水站監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)硬件組成和軟件實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)中，下位機(jī)水位變送器獲取水位相關(guān)信息，流量計(jì)獲取流量信息，上位機(jī)完成系統(tǒng)監(jiān)控功能，由GSM網(wǎng)絡(luò)以SMS短信的方式完成上下位機(jī)數(shù)據(jù)的傳輸，在下位機(jī)達(dá)到監(jiān)控的目的。利用力控組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)組態(tài)，圖像組態(tài)等功能，為操作人員合理調(diào)度提供了可靠的、良好人機(jī)界面的技術(shù)保障。該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行的檢驗(yàn)，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵字：力控組態(tài) GSM短信模塊 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集 供水站 Abstract :Through researching on current status of water supplied station ,the application of Force Control in remote supervisory and controlling system for flow and level of water supply is introduced .The composition and implementation of software were described emphatically .In this system ,the slave transducers obtain correlative information of water level and slave flowmeter obtain information of water flux and master device achieve the function of supervisory and control .By means of SMS of GSM ,the data transmission between the master and slave machines is realized and the aim of supervisory and control is achieved in the slave machines. This provided reliable technical guarantee and friendly HMI to operator for reasonable dispatching of water .The system has been put into operation all the function work well and the requirement of design has reached completely . Keywords : Force Control GSM model Remote data acquisition Water Supplied Station 0 引言 山西省是一個(gè)缺水的省份，但是廣大農(nóng)村地區(qū)由于供水技術(shù)落后，現(xiàn)在還存在水資源浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)象?；诖藛?wèn)題，我們開(kāi)發(fā)了基于GSM手機(jī)短信和力控組態(tài)軟件相結(jié)合的供水站監(jiān)控系統(tǒng)，下面就以山西省晉城市某供水站監(jiān)控系統(tǒng)為例說(shuō)明軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)思路和關(guān)鍵子程序，以及整個(gè)系統(tǒng)硬件配置。 1 供水站系統(tǒng)概況 [align=center] 圖1總流程圖 / Fig.1 Total Flow Chart[/align] 如圖1所示，一臺(tái)55KW深井泵從水源地深井中抽水，送到1＃和2＃蓄水池，2＃蓄水池出來(lái)后經(jīng)過(guò)一臺(tái)45KW加壓泵加壓后送到3＃蓄水池，需要監(jiān)控深井泵電壓，電流，1＃流量計(jì)流量，加壓泵電壓，電流，2＃流量計(jì)流量，3＃流量計(jì)流量，1＃，2＃，3＃蓄水池水位，并且能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人值守?？刂埔笕缦拢寒?dāng)1?；蛘?＃蓄水池水位到達(dá)下限以后，深井泵自動(dòng)啟動(dòng)，當(dāng)1＃和者2＃蓄水池水位都到達(dá)上限以后，深井泵自動(dòng)停止，當(dāng)3＃蓄水池水位在上限以下，并且2＃蓄水池水位在下限以上，加壓泵啟動(dòng)，三個(gè)蓄水池互相間隔30KM。 2 供水站系統(tǒng)硬件組成和軟件實(shí)現(xiàn) 2.1供水站系統(tǒng)硬件組成 [align=center] 圖2 加壓站控制柜電氣原理圖[/align] 由于三個(gè)蓄水池距離比較遠(yuǎn)，并且監(jiān)控的數(shù)據(jù)量不大，對(duì)實(shí)時(shí)性要求不是特別嚴(yán)格，我們選擇了利用GSM網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)發(fā)短信來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。我們?cè)O(shè)計(jì)了五個(gè)控制柜，一是深井泵控制柜（電路原理圖如圖2所示），下位機(jī)選用了西門子S7200—214PLC，另外增加了EM231四路模擬量輸入擴(kuò)展模塊，還有北京華榮匯GM100短信模塊，1＃和2＃流量計(jì)每流過(guò)0.1噸水都向西門子S7200—214 PLC發(fā)送一個(gè)脈沖，并且該P(yáng)LC還能夠控制1＃和2＃電動(dòng)閥開(kāi)關(guān)；二是加壓泵控制柜，電氣原理圖與加壓站類似，下位機(jī)選用了西門子S7200—214PLC，另外增加了EM231四路模擬量輸入擴(kuò)展模塊，還有北京華榮匯GM100短信模塊，3＃流量計(jì)每流過(guò)0.1噸水都向西門子S7200—222 PLC發(fā)送一個(gè)脈沖，并且該P(yáng)LC還能夠控制3＃電動(dòng)閥開(kāi)關(guān)；三是1＃蓄水池控制柜，下位機(jī)選用了西門子S7200—214PLC，另外增加了EM231四路模擬量輸入擴(kuò)展模塊，還有北京華榮匯GM100短信模塊，水位傳感變送器能夠監(jiān)測(cè)到1＃蓄水池水位，并且把該信號(hào)進(jìn)行初步處理，轉(zhuǎn)換為4——20mA 的標(biāo)準(zhǔn)電流控制信號(hào)送到EM231模擬量擴(kuò)展模塊，2#和3＃蓄水池控制柜和1＃類似。在中控室上位機(jī)上運(yùn)行北京三維力控Forcecontrol V6.0 通用監(jiān)控組態(tài)軟件。 北京三維力控Forcecontrol V6.0， 擁有先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架，支持B/S和C/S訪問(wèn)方式，支持多層次網(wǎng)絡(luò)冗余及故障切換；提供多重冗余結(jié)構(gòu)，支持IO設(shè)備冗余、網(wǎng)絡(luò)冗余、數(shù)據(jù)庫(kù)冗余等；設(shè)備通訊和力控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)支持GPRS、CDMA等移動(dòng)通訊功能；GSM手機(jī)短信報(bào)警管理系統(tǒng)方便管理報(bào)警信息。力控監(jiān)控組態(tài)軟件內(nèi)置區(qū)域?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，來(lái)完成數(shù)據(jù)處理，可實(shí)現(xiàn)累計(jì)、統(tǒng)計(jì)、控制、線形化、PID控 制、各種運(yùn)算等多種功能。 北京華榮匯通信設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的GSM Modem 內(nèi)嵌高可靠性的GSM 引擎（GSM CellularEngine）和51 單片機(jī)系統(tǒng)（MCS51），標(biāo)準(zhǔn)串行接口和精簡(jiǎn)的軟件接口協(xié)議將用戶從繁雜的GSM 通信準(zhǔn)解析和調(diào)試中解脫出來(lái)，大大短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期?；诠W(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸具有通信范圍廣（GSM 網(wǎng)絡(luò)基本覆蓋全國(guó)），傳輸穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。 2.2 供水站系統(tǒng)中控室力控組態(tài)軟件監(jiān)控策略 2.2.1 通信功能 本監(jiān)控系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)都是中控室里的上位機(jī)通過(guò)GSM短信和五個(gè)控制柜的下位機(jī)PLC建立聯(lián)系，也就是說(shuō)，上位機(jī)發(fā)出去的控制命令通過(guò)GSM短信傳送到下位機(jī)PLC，PLC根據(jù)短信內(nèi)容做出判斷，然后執(zhí)行上位機(jī)的命令，或者把監(jiān)測(cè)到的各個(gè)數(shù)據(jù)通過(guò)短信發(fā)送到中控室里的上位機(jī)。具體可以如下實(shí)現(xiàn)，在力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)里建立兩個(gè)點(diǎn)，比如TEXT和TEL，然后在數(shù)據(jù)連接時(shí)，TEXT.DESC和華容匯短信“貓”的手機(jī)短信內(nèi)容連接，TEL.DESC和手機(jī)號(hào)碼連接，當(dāng)力控運(yùn)行時(shí)，TEXT內(nèi)容只要改變，就發(fā)送到TEL號(hào)碼所對(duì)應(yīng)的短信“貓”中。 2.2.2 通信協(xié)議 由于GSM手機(jī)短信在傳輸時(shí)是以16進(jìn)制的ASCII碼傳輸?shù)模晕覀兪紫纫x通信協(xié)議，在本系統(tǒng)中，我是這樣定義的： PLC發(fā)送到力控的短信格式如下： 開(kāi)頭 站號(hào) 控制字 站狀態(tài) 泵閥狀態(tài) 1＃流量 水位 電流 電壓 2＃流量 結(jié)束字 57 ?24 ?? ? ? 0???? 0?? 0?? 0?? 0???? 2E 說(shuō)明：？代表一個(gè)字節(jié)，短信內(nèi)容都是16進(jìn)制字。 力控發(fā)送到PLC的短信格式如下： 開(kāi)頭 站號(hào) 控制字 57 ?24 ?? 說(shuō)明：？代表一個(gè)字節(jié)，短信內(nèi)容都是16進(jìn)制字。 站狀態(tài)字節(jié) 7 6 5 4 3 2 1 0 0位：1＃自動(dòng)為0，手動(dòng)為1 1位：2＃自動(dòng)為0，手動(dòng)為1 泵閥狀態(tài)字 7 6 5 4 3 2 1 0 0位：3＃閥啟動(dòng)為1，停止為0； 1位：2＃閥啟動(dòng)為1，停止為0； 2位：1＃閥啟動(dòng)為1，停止為0； 3位：45KW啟動(dòng)為1，停止為0； 4位：55KW啟動(dòng)為1，停止為0； 5位：45KW過(guò)載為1，正常為0； 6位：55KW過(guò)載為1，正常為0； 7位：45KW缺水為1，正常為0； 2.2.3 短信內(nèi)容解析子程序 由于所有的數(shù)據(jù)都是通過(guò)短信來(lái)傳輸，所以解析短信內(nèi)容就是本系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)所在，也是本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)所在，下面就是解析短信內(nèi)容的流程圖： [align=center] 圖3 力控解析短信內(nèi)容子程序流程圖[/align] 2.3 下位機(jī)PLC程序 本供水站監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)利用西門子S7200系列PLC，具體如下，CPU222 八輸入六繼電器輸出型，另外擴(kuò)展了EM231 四路模擬量輸入模塊，由于篇幅所限，只把流程圖列出，如圖4。 [align=center] 圖4 PLC 程序流程圖 / Fig.2 PLC Programme Flow Chart[/align] 3 結(jié)束語(yǔ) 利用Force Control V6.0 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)組態(tài)功能，動(dòng)畫(huà)顯示功能，報(bào)警管理功能以及數(shù)據(jù)報(bào)表功能等，結(jié)合本控制對(duì)象的特點(diǎn)：被控對(duì)象分散，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)量少，對(duì)實(shí)時(shí)性要求不是很嚴(yán)格，設(shè)計(jì)了基于GSM短信傳輸?shù)倪h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行的檢驗(yàn)，表明本設(shè)計(jì)思路正確，硬件合理，既滿足了系統(tǒng)控制要求，又最大限度地節(jié)省了硬件成本和運(yùn)行成本，隨著社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的深入，本系統(tǒng)將會(huì)有更廣泛的應(yīng)用。 參考文獻(xiàn)： 1 楊書(shū)儀，文澤軍，姜升. 基于力控軟件的供水水壓流量遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 自動(dòng)化儀表，2007,28（6） :38－41 . 2 趙建 ，劉俊，楊明欣，等 基于GSM手機(jī)短信的無(wú)人值守自動(dòng)抽水控制儀[J].微計(jì)算機(jī)信息，2006,26（10）:112-114 3 曾慶波,孫 華,周衛(wèi)宏.組態(tài)監(jiān)控軟件及其應(yīng)用技術(shù)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2005. 4 劉 立.水廠系統(tǒng)的研究[D].南京:河海大學(xué)碩士學(xué)位論文,2002. 5 王利強(qiáng).組態(tài)軟件在給水管網(wǎng)運(yùn)行管理中的應(yīng)用技術(shù)研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2004. 6 袁云龍.基于組態(tài)軟件的控制系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)[].自動(dòng)化儀表,2006,27（5）:57-61. 7上海市建設(shè)委員會(huì)主編.50015-2003建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,1998. 8 三維力控 ，力控6.0用戶手冊(cè)[M] .北京：三維力控技術(shù)有限公司，2006：10－15 9 華榮匯，產(chǎn)品手冊(cè)[M] .北京：華榮匯通信技術(shù)有限公司。 第一作者 李辰立，男，1984年生，2006年畢業(yè)于臨沂師范學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)為太原理工大學(xué)電機(jī)與電器專業(yè)在讀碩士研究生；主要從事變頻器的應(yīng)用和組態(tài)軟件在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用等方面的研究。 聯(lián)系方式： 聯(lián)系作者：李辰立 地 址：山西省太原市迎澤西大街79號(hào)太原理工大學(xué)迎西校區(qū)3010信箱 郵 編：030024 E-mail: lchli001@163.com 電 話：13453469826