一．引言

SMS短消息服務(wù)業(yè)務(wù)作為GSM網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù)，已得到越來(lái)越多的系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商的

重視。目前，GSM、CDMA、TDMA等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)都支持SMS，這使SMS成為一項(xiàng)非常普及的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，基于這種業(yè)務(wù)的各種應(yīng)用也蓬勃發(fā)展起來(lái)，如資訊服務(wù)、商務(wù)娛樂(lè)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。SMS可以實(shí)現(xiàn)全國(guó)漫游，同時(shí)它克服了傳統(tǒng)專網(wǎng)通信系統(tǒng)建網(wǎng)周期長(zhǎng)、投資大、維護(hù)費(fèi)高、用戶數(shù)量有限的缺點(diǎn)，如果用戶使用STK加密卡，還可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的保密通信。利用GSM短信息系統(tǒng)進(jìn)行的雙向數(shù)據(jù)傳送運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低、性能穩(wěn)定，為各種遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了一個(gè)全新的的通信平臺(tái)。

由于PLC適合工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)高可靠性的要求，長(zhǎng)期以來(lái)，PLC始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制系統(tǒng)提供了先進(jìn)、可靠的應(yīng)用案例。另一方面，PLC還必須依靠其他新技術(shù)來(lái)面對(duì)市場(chǎng)份額逐漸縮小所帶來(lái)的沖擊。開(kāi)放式通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用首當(dāng)其沖，一些PLC廠商在基于現(xiàn)場(chǎng)總線、internet及移動(dòng)通信的PLC網(wǎng)絡(luò)互連功能的開(kāi)發(fā)方面已有所突破。

本文設(shè)計(jì)的分布式遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控采用以色列UNITRONICS公司具有SMS功能的M90型PLC，遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸途徑選用性能穩(wěn)定的GSM公用網(wǎng)絡(luò)，傳輸模式采用成熟的SMS短消息方式，以PLC現(xiàn)場(chǎng)站定時(shí)自動(dòng)上傳到監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)為主信息流，同時(shí)設(shè)有監(jiān)控服務(wù)器適時(shí)呼叫指定參數(shù)和手機(jī)加密移動(dòng)查詢功能，從而形成集中與移動(dòng)方式結(jié)合的完整的遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用方案，實(shí)踐證明該系統(tǒng)功能完備、性能可靠、規(guī)模配置靈活、性價(jià)比高。

二．系統(tǒng)硬件配置及工作原理

該系統(tǒng)由一個(gè)集中監(jiān)控中心、多個(gè)PLC現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站和GSM網(wǎng)絡(luò)組成。

2．1GSM傳輸站

GSM傳輸站由GSMMODEM、SIM卡、RS232連接電纜、直流電源和外接天線組成。每一個(gè)傳輸站可很方便的接入GSM公網(wǎng)。GSMMODEM集成了使用西門(mén)子TC35的GSM信道單元、信令轉(zhuǎn)換單元、電平轉(zhuǎn)換單元。在應(yīng)用中，現(xiàn)場(chǎng)PLC測(cè)控站和監(jiān)控服務(wù)器通過(guò)RS232接口連接到內(nèi)插GSM手機(jī)通用的SIM卡的GSMMODEM來(lái)發(fā)送和接收GSM短消息，完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換功能。DC24V的直流電源用于現(xiàn)場(chǎng)的GSM傳輸站是比較方便的，監(jiān)控中心的GSM傳輸站可選常用5V變壓器。

2．2現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站

一個(gè)PLC現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站由各種現(xiàn)場(chǎng)傳感器和一臺(tái)M90PLC組成，每一臺(tái)PLC分別配置一個(gè)GSM傳輸站。

現(xiàn)場(chǎng)傳感器如流量計(jì)、液位計(jì)監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)以0-5V獲4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)形式輸入PLC，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)與開(kāi)關(guān)控制信號(hào)接入PLC的數(shù)字I/O端，由PLC就可獨(dú)立的實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制。由于M90-PLC自身具有很強(qiáng)的通信功能包括CAN總線、基于PSTN的串口遠(yuǎn)程通信，更別具特色的是它基于串口的SMS短信收發(fā)功能。按照監(jiān)控系統(tǒng)的要求，M90-PLC可以將設(shè)備工況與產(chǎn)量信息通過(guò)GSM傳輸站以短信的形式發(fā)送給監(jiān)控中心，并接收監(jiān)控中心或授權(quán)的手機(jī)的操作命令短消息，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)設(shè)定和設(shè)備控制。

2．3監(jiān)控中心

監(jiān)控中心主要由監(jiān)控服務(wù)器和打印機(jī)等辦公設(shè)備組成。根據(jù)用戶的安全性要求，監(jiān)控中心的服務(wù)器可以為一臺(tái)高性能PC機(jī)或工業(yè)用的高可靠性的工控機(jī)，還可以配置兩臺(tái)互為冗余的服務(wù)器。每個(gè)服務(wù)器通過(guò)RS232接口連接到一個(gè)GSM傳輸站，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)在線的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并可通過(guò)打印機(jī)輸出報(bào)表，或進(jìn)行大屏幕的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

本監(jiān)控系統(tǒng)以PLC現(xiàn)場(chǎng)站定時(shí)自動(dòng)上傳到監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)為主信息流，同時(shí)設(shè)有手動(dòng)適時(shí)呼叫指定參數(shù)的功能，并配有手機(jī)加密移動(dòng)查詢與自動(dòng)告警功能，形成完整的信息傳遞模式。監(jiān)控中心將分散在各地的各個(gè)測(cè)控站的數(shù)據(jù)分類整理，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。如果現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)了告警信息，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站通過(guò)GSM傳輸站同時(shí)發(fā)送告警信息到監(jiān)控中心和值班人員的手機(jī)上；監(jiān)控中心對(duì)告警信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，并及時(shí)通知相關(guān)責(zé)任人，還可以根據(jù)險(xiǎn)情啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程啟?？刂啤．?dāng)告警排除后，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站同樣發(fā)送告警排除通知短消息到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心就可以恢復(fù)正常的數(shù)據(jù)采集與狀態(tài)報(bào)告了。

三．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3．1下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

下位機(jī)即M90-PLC測(cè)控站的編程是通過(guò)使用安裝在計(jì)算機(jī)內(nèi)的Unitronics的U90編程軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

Unitronics’軟件工具遵從IEC113.1標(biāo)準(zhǔn)，并提供了可視化的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。除了具有傳統(tǒng)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(shù)設(shè)置、短信息內(nèi)容編輯、1K內(nèi)容的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)以及可以具體到某年、某月、某日、某個(gè)時(shí)間段的多種定時(shí)器等，允許我們用更多有效的方法去執(zhí)行各種各樣的功能。這樣可以很方便的實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的下位軟件編制，并有利于縮短開(kāi)發(fā)周期和節(jié)省程序容量。

M90的編程步驟：

（1）接著按照現(xiàn)場(chǎng)控制要求通過(guò)的PLC通用的梯形圖方式，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量和標(biāo)準(zhǔn)模擬輸入監(jiān)測(cè)與控制。

（2）按照監(jiān)控的需要，通過(guò)集成開(kāi)發(fā)工具提供的SMS窗口，實(shí)現(xiàn)固定的短消息的編輯與GSM通信設(shè)置；

（3）將代表某個(gè)的短消息的內(nèi)部繼電器接入到梯形圖中，在滿足設(shè)定的邏輯條件時(shí)，通過(guò)觸發(fā)特有的S與R觸點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)短消息的收發(fā)。

3．2上位監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

上位監(jiān)控軟件包括上位機(jī)SMS收發(fā)通信程序、監(jiān)控界面軟件與監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫(kù)軟件三部分。我們選用VB6.0作為開(kāi)發(fā)工具。

1．上位機(jī)SMS收發(fā)通信程序設(shè)計(jì)

VisualBasic串口通信由于Windows系統(tǒng)程序的支持而變得極為方便，而通過(guò)串口控制GSMMODEM，實(shí)現(xiàn)SMS功能的方法也比較簡(jiǎn)單。

GSM傳輸站的GSMMODEM支持AT命令集的指令，上位機(jī)通過(guò)RS232串口向GSM

MODEM直接下發(fā)AT命令，就可以快捷的實(shí)現(xiàn)SMS的收發(fā)、查詢與處理。SMS端信息的發(fā)送和接收常用兩種格式，文本（Text）方式和PDU（ProtocolDescriptionUnit）方式.M90PLC內(nèi)部使用的是TEXT方式，在上位監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)中我主要針對(duì)Text方式進(jìn)行了上下位機(jī)站的固定文本短消息通信，另設(shè)置了TEXT/PDU模式的轉(zhuǎn)換接口，以便應(yīng)用于通過(guò)手機(jī)或PC進(jìn)行監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫(kù)的中文查詢功能。

由于篇幅所限，這里盡就Text方式收發(fā)短信息的VB程序開(kāi)發(fā)做一下介紹。采用Text方式收發(fā)短信息比較簡(jiǎn)單，使用VB編寫(xiě)程序更為方便。程序中進(jìn)行初始化設(shè)定之后，就可以通過(guò)MSComm1控件下發(fā)AT命令進(jìn)行短信息發(fā)送了。下面是一段VB的短信初始化和測(cè)試示例：

MSComm1.CommPort=1

‘選擇通信口為COM1口

MSComm1.Setting=”9600，N，8，1”1

‘設(shè)定串口通信格式：速率為9600bps，無(wú)奇偶?！?yàn)，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1位停止位

MSComm1.PortOpen=True

‘打開(kāi)COM口

MSComm1.Output=”AT+CSCA=”&Chr（34）&”+863800210500”&Chr（34）&”

‘設(shè)置西安地區(qū)中國(guó)聯(lián)通短信息服務(wù)中心號(hào)碼

MSComm1.Output=”AT+CMGS=”&Chr（34）&”+13110043774”&Chr（34）&”

MSComm1.Output=”HappyNewYear！”

MSComm1.PortOpen=FalSe

‘關(guān)閉COM口

2．監(jiān)控界面與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

這里介紹一種中小型SMS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)界面的設(shè)計(jì)內(nèi)容。

監(jiān)控系統(tǒng)界面主要包括系統(tǒng)登錄界面和監(jiān)控系統(tǒng)主界面。點(diǎn)擊監(jiān)控服務(wù)器桌面的SMS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)圖標(biāo)，

首先出現(xiàn)系統(tǒng)登錄窗口，系統(tǒng)在檢驗(yàn)用戶名和密碼，確認(rèn)有效后，即可進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)主界面。

監(jiān)控系統(tǒng)主界面又分為系統(tǒng)設(shè)置界面、短消息查詢與處理界面和遠(yuǎn)程控制界面。

用戶管理：監(jiān)控中心用戶名、用戶密碼和用戶權(quán)限更改，用戶添加與刪除管理

系統(tǒng)通信管理：通信格式設(shè)定、SIM卡號(hào)碼設(shè)定與短消息收發(fā)管理

現(xiàn)場(chǎng)站設(shè)置：現(xiàn)場(chǎng)單位名、站號(hào)、手機(jī)號(hào)、設(shè)備數(shù)量等的設(shè)定

現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)前信息：各單位的各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)的工作狀態(tài)查詢;如排污口的污水或油井出油量對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)流量、累積流量，設(shè)備狀態(tài)和運(yùn)行時(shí)間。

短信息收發(fā)記錄：監(jiān)控中心與現(xiàn)場(chǎng)站之間短信息收發(fā)的分類記錄

即時(shí)查詢：現(xiàn)場(chǎng)站定時(shí)上傳數(shù)據(jù)之外，監(jiān)控中心用戶可進(jìn)行手動(dòng)查詢現(xiàn)場(chǎng)信息。

設(shè)備控制：授權(quán)的監(jiān)控系統(tǒng)用戶可進(jìn)行設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，包括參數(shù)設(shè)定和設(shè)備啟停。

四、結(jié)束語(yǔ)

短消息業(yè)務(wù)具有永遠(yuǎn)在線、不需撥號(hào)、價(jià)格便宜、覆蓋范圍廣等優(yōu)勢(shì)，特別適用于需頻繁傳送小數(shù)據(jù)量的應(yīng)用，還適用于偏遠(yuǎn)地區(qū)、架設(shè)通信線路困難的地方。而以PLC為核心的高可靠性的監(jiān)控系統(tǒng)，已經(jīng)為各種各樣的自動(dòng)化控制系統(tǒng)提供了先進(jìn)、可靠的應(yīng)用案例。本文采用GSM網(wǎng)的SMS短消息業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)PLC控制站、監(jiān)控中心和移動(dòng)手機(jī)之間的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信，這是通信技術(shù)、控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的完美結(jié)合，也使該遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)具有先進(jìn)、可靠、經(jīng)濟(jì)、便利的顯著特色。在生產(chǎn)流水線上、在油井旁、在天然氣輸送管道邊，無(wú)論你在那兒，你就可以通過(guò)這種遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，用手機(jī)或計(jì)算機(jī)隨時(shí)監(jiān)測(cè)各種產(chǎn)品的產(chǎn)出量，并進(jìn)行工況遠(yuǎn)程移動(dòng)監(jiān)控。該系統(tǒng)已在昆明、成都、大連等地多個(gè)行業(yè)投入運(yùn)行，實(shí)踐證明該系統(tǒng)工作可靠性非常高。