电子论文-GPRS在水源地控制系统中的应用.pdf

GPRS 在水源地控制系统中的应用 陈博通 金星 马亮 中国地质大学 武汉 机械与电子工程学院 430074 摘要 GPRS 在水源地控制系统中的应用 陈博通 金星 马亮 中国地质大学 武汉 机械与电子工程学院 430074 摘要 本文结合兖矿国宏化工有限责任公司50万吨 年甲醇项目 水源地控制系统的实际 介绍了一种采用 GPRS 无线通信技术进行远程监控的自控方案 同时对该技术在自动控制系 统中的应用前景进行了展望 关键词 关键词 GPRS 自动控制系统 远程监控 中图分类号中图分类号 TP273 5 文献标示码 B TP273 5 文献标示码 B The Application of GPRS in Water field Control System Chen Botong Jin Xing Ma liang Department of Mechanical and Electronical China University of Geosciences Wuhan 430074 Abstract Combined with YanKuang GuoHong 50tt y Carbinol Project Water field control system this paper introduces a kind of method based on the GPRS technology for remote supervisory control And also forecasts the application prospect of this technology in automation control system Key word GPRS automation control system remote supervisory control 1 引言引言 GPRS 是通用分组无线业务 General Packet Radio Service 的英文简称 是现有 GSM 系统上发展出来的一种新的承载业务 目的是为 GSM 用户提供分组形式的数据业务 GPRS 采用与 GSM 同样的无线调制标准 同样的频带 同样的突发结构 同样的跳频规则以及同样 的 TDMA 帧结构 这种新的分组数据信道与当前电路交换的话音业务信道相似 GPRS 允许用 户在端到端分组转移模式下发送和接收数据 而不需要利用电路交换模式的网络资源 从而 提供了一种高效 低成本的无线分组数据业务 适用于间断的 频繁的 少量的数据传输 本文结合兖矿国宏化工有限责任公司 50 万吨 年甲醇项目 水源地控制系统的实际 介绍 了采用 GPRS 无线通信技术进行远程监控的控制方案以及相应的系统配置 并分析了 GPRS 无线通信技术在自动控制系统中应用优势 2 控制系统设计要求控制系统设计要求 兖矿国宏化工有限责任公司50万吨 年甲醇项目 水源地控制系统包括西龙河水源地 和西苇水库水源地两块 其中西龙河水源地有 10 口井 村北 6 眼 村南 4 眼 设有 10 台 深井泵和 3 台去厂区储水池的加压泵 西苇水库水源地有 2 口井 设有 2 台去厂区净水池的 加压泵 在村北 6 口井区设有北部变电所 村南 4 口井区设有南部变电所 水源地距离主厂 区较远 大约有 20km 水源地控制系统要求 供水环节实现自动检测与控制 对现场设备 实现远程遥控操作 主要生产指标及设备工况信息实时采集 从而为供水调度提供及时 准 确 可靠的信息 3 系统控制方案及系统配置系统控制方案及系统配置 为使水源地控制系统运行可靠 使用方便 易于维护 对整个系统进行了整体设计和实 施 控制系统结构如图 1 所示 ET200M 1 ET200M 2 ET200M 1 ET200M 2 ET200M 1 ET200M 1 Industral Ethernet OSES 图 1 水源地控制系统结构图 水源地控制系统的控制主站设在中央控制室 操作员站设在中央调度室 另外 在南 北变电所的控制室和西苇水库控制室各设一个控制子站 由于控制子站与控制主站距离较 远 大约有 20km 采用传统的通信方式 投资大 费时 费力 且不易于维护 经分析比 较 这里采用了 GPRS 无线通讯的方式 现场信号先采集到各控制子站 再通过无线通讯模 块 将现场数据通过 GPRS 无线网络传输至中央控制室的控制主站 最后由中央控制室的控 制主站通过工业以太网统一上传到中央调度室的操作员站上进行显示 控制 从而实现了中 央调度室对整个水源地控制系统的集中监控 控制主站作为控制系统的通讯中心和数据采集中心采用了西门子高性能的 CPU315 2PN DP CPU315 2PN DP 集 成 了 Profibus DP 接 口 和 工 业 以 太 网 接 口 CPU315 2PN DP 的 DP 接口下挂了 2 个 ET200M 分布式 I O 用于采集产区内生产生活储水 池以及消防水池的现场信号 三个控制子站均采用 CPU314 CP342 5 和 ET200M 结构 同 时 控制主站和各控制子站均配置了 CP341 和 GPRS 通信模块 从而实现了控制子站采集 的数据传送到控制主站 再由控制主站通过工业以太网统一上传到操作员站 GPRS 通信模块采用了深圳宏电技术开发有限公司开发的 H7118 GPRS DTU 深圳宏电 技术开发有限公司开发的 H7000 无线 DDN 系统 为用户提供了高速 永远在线 透明数据 传输的虚拟专用数据通信网络 H7118 GPRS DTU 具有如下特点 支持虚拟数据专用网 支持多数据中心 支持点对点 点对多点 中心对多点等数据传输 具有短消息数据备用通道 具备 RS 232 422 485 或以太网接口 具备系统配置和维护接口 具备自诊断与告警输出 抗扰设计 适合电磁环境恶劣的应用需求 具有极好的低温和高温工作性能 30 70 C 本系统采用了 STEP7 V5 3 编程组态软件和 WinCC V6 0 上位机软件作为操作和监控的 人机界面 STEP7 V5 3 编程组态软件用于下位机的硬件组态 包括组态 CPU 给 CPU 参数赋值 组态分布式 I O 给各模块参数赋值 组态通讯网络 同时 它具有各种逻辑运算 字节及 字操作 各种数学运算 计时器 计数器 量程变换等常用功能 具有连续及离散 PID 功 能 以实现简单 PID 调节 串级调节 前馈调节 选择调节 分程调节等常规控制功能 它还具有丰富系统功能块 用户可用来实现系统故障诊断 CPU 之间数据交换 读取和传 送基于 PROFIBUS DP 协议的各种仪表及变频器数据 读取系统时钟等各种功能 WinCC 是一个强大的上位机监控软件 既可以用来完成小规模简单的过程监控应用 也可以用来完成复杂的应用 WinCC 可以自动生成漂亮而便捷的人机对话接口 使操作员 能够清晰地管理和优化生产过程 其集成的功能包括 图形系统 报警信息系统 变量存档 系统 报表系统 数据库 数据处理系统以及开放性数据库接口等 可以满足用户各方面的 要求 水源地控制系统 由于控制子站较分散 距离控制主站远 且控制子站地处偏僻 因此 架设光缆 铺设电缆难度大 费时 费力 且不易于维护 与之相比 无线通信方式则显得 非常灵活 它具有投资较少 建设周期短 运行维护简单 性价比高等优点 经过比较分析 GPRS 无线通信具有如下优点 1 可靠性高 GPRS DTU 采用面向连接的 TCP 协议通信 避免了数据包丢失的现象 保证数据可靠传输 中心可以与多个监测点同时进行数据传输 互不干扰 GPRS 网络本身 具备完善的分频复用机制 并具备极强的抗干扰性能 完全避免了传统数字电台的多机频段 碰撞 现象 2 实时性强 GPRS 具有实时在线的特性 数据传输时延小 并支持多点同时传输 GPRS 监测数据中心可以和多个监测点之间快速 实时地进行双向通信 很好地满足系统对 数据采集和传输实时性的要求 GPRS 实际数据传输速率在 30Kbps 左右 完全能满足系统 数据传输速率 10Kbps 的需求 3 覆盖范围广 GPRS 网络已经实现全国范围内覆盖 并且扩容无限制 接入地点无 限制 能满足山区 乡镇和跨地区的接入需求 对于在全市 全省范围内 分布分散的 PLC 控制系统 采用 GPRS 通信是其理想的选择 4 系统建设成本低 由于采用 GPRS 公网平台 无需建设网络 只需安装设备即可 建设成本低 也免去了网络维护费用 5 系统运营成本低 GPRS 可以采用包月计费的方式 运营维护成本低 月通信费用 在 200 元之内 4 结束语结束语 本文介绍了一种采用 GPRS 无线通信技术构建的控制系统 由于投资少 建设周期短 运行维护简单 性价比高等优点 对于用户来说 享受到了实惠 由用户反馈信息可知 采 用 GPRS 无线通信技术构建的水源地控制系统运行可靠 稳定 运营成本低且易于维护 直 接节省经济投入数万元 另外 GPRS 无线通信可靠性高 实时性强 覆盖范围广的特点 可以很好地满足绝大部分用户的需求 在自动控制系统中的应用具有很好的前景 本文作者创新点 本文作者创新点 1 本文结合实际项目 介绍了一种采用 GPRS 无线通信技术构建的控制系统 2 本文比较 分析了 GPRS 技术的优点 并对 GPRS 技术在自动控制系统中的应用 前景进行了展望 参考文献 参考文献 1 吕捷 GPRS 技术 北京 北京邮电大学出版社 2001 2 李鹍 尹建丽 GPRS 无线通信技术在电力负荷管理系统中的应用 河北电力技术 2006 年 06 期 3 吴振纲 陈虎 PLC 的人机接口与编程 J 微计算机信息 2005 8 1 21 23 4 张玉生 何红太 基于 GPRS 无线技术的架空电力线路监测系统 微计算机信息 2005 年 05 期 作者简介 作者简介 作者简介 作者简介 陈博通 男 满族 1982年12月出生 中国地质大学 武汉 机械与电子 工程学院在读研究生 通信与信息系统专业 主要从事智能仪器与仪表的研究 Brief Introduction of Author Chen botong Male Chinese Born in Dec 1982 in Beijing He is