摘 要：本文簡要介紹了無人值守的換熱站系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計。此遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用無線通信，現(xiàn)場使用PLC做下位機(jī)，具有安全、經(jīng)濟(jì)、自動化水平高的優(yōu)點。 關(guān)鍵詞：無線通信;PLC;遠(yuǎn)程監(jiān)控 　　換熱站系統(tǒng)是為用戶采暖而設(shè)計的，它將鍋爐房供來的一次測高溫?zé)崴?，通過熱交換器換成二次測低溫?zé)崴?，再供往各個建筑物進(jìn)行冬季采暖。目前換熱站大都采用人工監(jiān)控，既浪費(fèi)人力又存在事故隱患，并且各站之間難以統(tǒng)一調(diào)度，容易造成熱力失衡。 　　本系統(tǒng)是對河北省秦皇島港務(wù)局的八個傳統(tǒng)換熱站進(jìn)行的改造工程。使用一臺計算機(jī)作為上位機(jī)，通過無線通信，對八個換熱站的工作狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。現(xiàn)場采用OMRON公司的PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、工況監(jiān)測、故障保護(hù)及事故報警。正常情況下，上位機(jī)的監(jiān)控人員根據(jù)上傳數(shù)據(jù)可實時通過上位機(jī)對該站的水泵進(jìn)行起?？刂疲瑢崿F(xiàn)換熱站的無人值守。 1 系統(tǒng)功能介紹 　　換熱站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)按照功能可分為兩部分：上位機(jī)（監(jiān)控中心）和下位機(jī)（本地PLC）。 　　1.1 上位機(jī)主要功能 　　（1）巡回檢測各換熱站及泵房的實時參數(shù),包括各站每臺泵的工作狀態(tài)、過載狀態(tài)、泵電流，各站二次側(cè)回水壓力、出水壓力、回水溫度、出水溫度、水位等。 　?。?）接收和記錄下位機(jī)傳來的報警信號，包括電源掉電，火警，盜警信號。 　　（3）遠(yuǎn)程開、關(guān)泵操作?？煞謩e對各站每臺泵單獨(dú)進(jìn)行起、?？刂撇僮鳌? 　?。?）使用曲線圖、表格方式顯示實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)以及表格打印。 　　1.2 下位機(jī)主要功能 　?。?）現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和處理，發(fā)出執(zhí)行動作信號，與上位機(jī)交換信息。 　?。?）二次側(cè)回水溫度、出水溫度、回水壓力、出水壓力監(jiān)測。 　?。?）二次側(cè)各泵電流的監(jiān)測及電流超高、低限時自動停泵。 　?。?）二次側(cè)水位監(jiān)測，超高、低限報警。 2 系統(tǒng)的構(gòu)成 [align=center] 圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[/align] 　　本系統(tǒng)由作為上位機(jī)的計算機(jī)、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、天線、各種傳感器、和作為下位機(jī)的PLC構(gòu)成上位機(jī)鏈接系統(tǒng)。上位機(jī)提供良好的人機(jī)界面，對全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控和管理;下位機(jī)直接參與現(xiàn)場控制，通過各種傳感器采集實時參數(shù)以及發(fā)出控制命令。上位機(jī)和下位機(jī)之間通過無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備進(jìn)行無線通信。其硬件結(jié)構(gòu)如圖1。 　　系統(tǒng)選用的PLC型號為C200HE_CPU42，內(nèi)置上位機(jī)鏈接單元，安裝了數(shù)字量信號輸入單元ID212，數(shù)字量信號輸出單元OC224，模擬量信號輸入單元AD003和溫度傳感器單元TS102。 　　2.1 特殊I/O單元 　　特殊I/O單元AD003和TS102需要進(jìn)行單元號的設(shè)置，以確定每一路模擬量輸入所占用的IR和DM區(qū)域。本系統(tǒng)中，模擬量輸入為9路，故需要兩個AD-003模塊，將其對應(yīng)的單元號分別設(shè)為0和1，即分別分配給它們IR100～I(xiàn)R109和DM1000～DM1099，IR110～I(xiàn)R119和DM1100～DM1199。溫度輸入為2路，故選要一個TS102模塊，單元號設(shè)為2，分配給它IR100～I(xiàn)R109和DM1000～DM1099。 　　2.2 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊 　　本系統(tǒng)采用無線數(shù)據(jù)傳輸模塊SA68D作為計算機(jī)與可編程序控制器的數(shù)據(jù)傳輸媒介。計算機(jī)（或PLC）和模塊之間的通信是通過RS-232異步串口來完成的，該模塊在本系統(tǒng)中只作數(shù)據(jù)傳輸使用，它與計算機(jī)和PLC接線為簡單的三線連接即可。 　　在本系統(tǒng)中，模塊以廣播的方式發(fā)送信息，而通過PLC上位機(jī)鏈接的幀格式中的節(jié)點號來判斷接收方和發(fā)送方。對于節(jié)點號不符的信息，將由PLC拒絕接收。 3 上位機(jī)鏈接通信 　　上位機(jī)鏈接通信用來在PLC和上位機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)，使得上位機(jī)可以使用上位機(jī)鏈接命令監(jiān)視PLC的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容。還可以使用TXD（—）指令將PLC數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)。 　　上位機(jī)鏈接通信是一種主從總線通信方式，以上位機(jī)作為工業(yè)局域網(wǎng)通信的主站，其它所有連入該網(wǎng)的PLC皆為從站。在本系統(tǒng)中，上位計算機(jī)監(jiān)控各換熱站工作，各站獨(dú)立運(yùn)行，彼此之間無數(shù)據(jù)交換，故在數(shù)據(jù)傳送方式上屬主從通信。 　　在主站與某一從站建立起聯(lián)系后，采用有應(yīng)答方式進(jìn)行通信，主站以命令幀形式發(fā)出命令，從站用響應(yīng)幀應(yīng)答。在命令幀或響應(yīng)幀中包含著需要通信的數(shù)據(jù)，通過命令幀與響應(yīng)幀的應(yīng)答，就能使要交換的數(shù)據(jù)順利到達(dá)對方。 　　下面介紹命令幀與響應(yīng)幀格式。 　　命令幀格式： 　　 　　響應(yīng)幀格式： 　　 　　FCS校驗碼用于檢查傳送時是否存在數(shù)據(jù)錯誤。結(jié)束碼表示命令完成的狀態(tài)，若PLC正確執(zhí)行了上位機(jī)下達(dá)的命令，則結(jié)束碼為00;若發(fā)生了錯誤，結(jié)束碼為非0。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 　　本系統(tǒng)主要采用上位機(jī)輪詢方式進(jìn)行通信，這種方式,一方面可避免通信總線發(fā)生數(shù)據(jù)沖突,另一方面可確保定時刷新監(jiān)控主機(jī)中各PLC分機(jī)的實時數(shù)據(jù)。而對于PLC主動發(fā)出的報警信息，上位機(jī)采用中斷的方式實現(xiàn)通信。 　　上位機(jī)首先向PLC發(fā)出接收數(shù)據(jù)的指令，PLC接收到來自上位機(jī)的指令后，進(jìn)行判斷，看其是否正確，如果正確，則向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)（包含首尾校驗字節(jié)）;否則，PLC拒絕向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)。上位機(jī)接收到PLC傳來的數(shù)據(jù)后也要進(jìn)行判斷正確與否，如果正確，則接收，否則拒絕接收。 　　4.1 上位機(jī)程序 　　上位機(jī)使用VB編寫通信程序和建立數(shù)據(jù)庫。通信程序發(fā)出的命令幀格式要完全符合OMRON上位機(jī)鏈接的通信協(xié)議;對PLC發(fā)回的響應(yīng)幀，上位機(jī)程序必須按其格式進(jìn)行拆裝﹑識別，才能正確分離出交換數(shù)據(jù)及有用狀態(tài)信息。 　　使用VB的通信控件MSCOMM可以方便的初始化串口和通過串口接收、發(fā)送信息。圖2為上位機(jī)輪詢通信程序流程圖。 　　4.2 PLC編程 　　響應(yīng)幀在PLC的上位機(jī)鏈接單元中自動生成，在PLC中無需用戶再編寫通信程序。故PLC編程主要解決的是現(xiàn)場的起、停實現(xiàn);模擬量的數(shù)據(jù)處理;火警、盜警、電源掉電時，使用TXD命令主動上傳報警信號。 　　經(jīng)A/D003模塊輸出的模擬量并不是實際值，需要根據(jù)具體情況對其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，其流程如圖3（a）所示。圖3（b）為報警程序流程圖。需要注意的是，電源掉電信號是一個從1→0的跳變，而盜警信號是一個脈沖信號，一旦發(fā)生，需要將它們保持以得到長報警信號。 [align=center] 圖2 輪詢通信流程圖 （a） 模擬量處理流程圖 （b） 報警流程圖[/align] 結(jié)論 　　在本換熱站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中，主要 解決了兩個問題：一是PLC的就地實時監(jiān)控，二是上位計算機(jī)與各站PLC的無線通信。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔，經(jīng)濟(jì)可靠，可節(jié)省大量的人力，并可提高換熱站的安全運(yùn)行水平。 　　經(jīng)一年多的實際運(yùn)行，本系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期設(shè)計要求，降低了熱力網(wǎng)的運(yùn)行成本，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。此外，本多點無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)還可以廣泛應(yīng)用于許多不便由人現(xiàn)場值守的各種領(lǐng)域，有較好的應(yīng)用前景。 參考文獻(xiàn) 　　[1]郭宗仁.可編程控制器及其通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù).北京：人民郵電出版社，1999：291-361 　　[2]邱公偉.可編程控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社，2000：1-172 　　[3]范逸之，陳立元.Visual Basic 與RS-232串行通信控制.北京：清華大學(xué)出版社，2002：54-90 　　[4]溫賢發(fā).Visual Basic 6 數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計高手.北京：科學(xué)出版社，2001：226-264