以PLC为控制核心构成的短信远程自动化监控系统

1、以PLC为控制核心构成的短信远程自动化监控系统企业：控制网日期：2011-03-18领域：PLC点击数：32    （胜利油田胜机石油装备有限公司，山东 东营 257067）杨万成    （西南石油大学研究生部，四川 成都 610500）杨斐然                                  杨万成（1958-）男，高级工程师，1982年毕业于中央广播电视大学

2、电子专业，现任胜利油田胜机石油装备有限公司副总工程师、三次采油装备开发中心经理，从事提高采收率机电一体化石油装备的开发研制工作。    摘要：本文系统介绍了采用超小型PLC为控制核心，配用西门子TC35I短信终端模块、人机交互组态软件、手机组成的远程自动化监控系统。该系统通过短信 的方式实现数据在PLC之间的无线收发，介绍了设计思想、系统组成、实现的功能、实际使用测试效果等，系统可简可繁、可大可小、具有很高的实用价值。    关键词：可编程序控制器（PLC）；短信；TC35I短信终端模块；HMI组态软件；手机    Abstract:

3、 This thesis introduces the remote automatic monitoring system,consisting of the ultra-small PLC as its core, the Siemens TC35I SMS module,the human-computer interaction configuration software and the cell phone. The system can achieve the data wireless send-receive in PLC. Meanwhile, this paper int

4、roduces the design philosophy, the system components and functions,the test results in the actual use and etc. This system, either small or big, either simple or complex, has magnificent utility value.    Key words: Programmable Logic Controller (PLC); Short Message Service(SMS); TC35I Ter

5、minal Module;Human-Computer Interaction ConfigurationSoftware; Cell Phone    1 概述    坐在办公室或家里，用手机发一个短信，就可以知道远在千里之外的设备运行情况、并可以对其进行远程监控，这已经不是一个美好的愿望，由笔者开发的PLC远程短信自动化监控系统，使这一愿望变成了现实。    针对油区许多偏远恶劣环境下，迫切需要低成本的远程监视和控制重要设备的运行、了解设备的运行参数和状态、远程设置和修改关键数据的要求，笔者开发的基于 松下电工超小型PLC为控制核

6、心的短信远程无线监控系统，已投入了实际使用，收到了很好的控制效果，可以用手机短信的方式及时了解远方设备的运行情况，实 现设备的无人值守，出现故障时、设备可以发回故障报警短信，使故障得以及时的被发现和处理，极大的提高了设备运行的可靠性，降低了运行成本，必要时还可以 在监控计算机上运行组态监控软件，接收多达32台远端设备发出的短信数据，实现工艺流程动态显示和数据监控，该系统功能强大、运行稳定可靠、可以广泛的使 用在重要设备的远程监控领域，具有很高的实用价值。    2 系统组成    控制系统主要由松下电工的小型PLC、西门子TC35I短信终端模块、远程监控

7、计算机、监控手机、组态软件等组成。本套系统的最大特点是系统可大可小，最 小系统可由单台小型PLC控制设备和一部值班手机组成，在普通的自动化控制系统上，采用带串行通讯口的PLC作为控制器，配套使用短信终端模块，编写相应 的控制程序就可购建一个带短信通讯功能的单点远程自动化控制系统。最大系统为一台监控计算机对应32台远端PLC控制设备和32部手机、也可以不用监控计 算机代之以总监控手机，系统组成灵活方便。工作原理示意及组成框图如图1所示。    3 各组成单元介绍    3.1 可编程序控制器PLC及选型       

8、                                                      图1  工作原理示意及组成框图    该系统采用松下电工带RS232标准3线通讯口的超小型可编程序控制器PLC为控制核心，如FP0R、FPG系列等，优点是体积小巧、功能强大、程序容量

9、 大、工作稳定可靠、性价比高，当然也可以采用其它厂家的PLC。对于原已采用了PLC的自动化控制系统扩充远程短信监控功能时，只需要增加对应的控制程 序，增加短信终端模块即可实现。    3.2 GSM或CDMA通讯及短信服务简介    短消息服务或称短信服务（SMS），是一种使用移动设备发送和接收文本信息的技术。短消息业务作为通讯网络的一种基本业务，随着通讯网络的发展，使用变得越来越简单、迅速、方便、价廉，已经成为当今人们生活中离不开的沟通方式。    利用GSM或CDMA公用网络的短信服务业务实现数据传送，具有连接简单、费用低廉、覆盖

10、范围广、初期投资少、不用维护、安全性强、可靠性高等优点。随着3G等通讯技术的飞速发展，短信功能将变得更加迅速、方便、可靠，利用短信进行数据通讯控制具有独特的优点。    3.3 TC35I短信终端模块简介    作为无线移动通讯的一种新兴技术，GSM或CDMA无线短信通讯终端模块就是单独的把短信功能剥离出来，独立的成为一个收发短信进行无线通讯的技术产品。 TC35I 无线通讯终端模块是西门子公司生产的高端GSM无线通讯设备，集高质量，高稳定性于一体，物美价廉，可以提供365天每天24小时的全天候工作。    3.4 PLC控制软件的开

11、发    本套短信远程自动化监控系统的技术难点是开发编写功能完善、性能可靠的PLC控制程序。用PLC控制TC35I短信终端模块实现短信的自动收发，由于对短 信终端模块的控制是使用基于AT命令的PDU编码方式，首先要了解用于中英文发送的PDU编码方式和用于短信通讯的几个相关的AT命令。PLC软件的功能 是实现与模块的串行通讯，在通讯正常后，对模块进行初始化设置、清除短信存储区，判断发来的短信是否有效、剔除无效的骚扰短信，对有效短信进行接收并及时 的转存到PLC内的存储区中，对收到的短信数据进行分析判断，做出是发回运行数据还是转存发来的数据并给出回复等操作。由于松下小型PLC内

12、的程序存储区 容量很大（32K），只要肯下功夫，就可以编写出功能完善、性能稳定可靠的控制程序。    3.5 远程控制端组成及原理    使用PLC可编程序控制器作为远端设备控制系统的核心，优点是稳定可靠，控制灵活，功能强大，软件修改增加功能简单方便，PLC系统输入输出点从十几到几 百点，可大可小、扩充灵活方便，PLC已经在设备的自动控制系统中得到了广泛的使用。另外，PLC都带有标准的RS232或RS485标准接口，可以和短 信模块实现通讯。    PLC可以在完成原设备自动控制的基础上，增加部分通讯控制程序，配接TC35I短信通讯终

13、端模块，即可扩充成为具有无线远程监控功能的产品。                                                      图2  远程测控端组成    3.6 远程监控计算机及组态软件    监控计算机是用于监控远端设备运行参数的计算机

14、，它把接收到的数据和参数以动画流程的形式显示出来、形象逼真，在一些要求高的场合可以使用工业控制计算机，一般的办公计算机也可使用。    组态软件是软件开发商为方便工业控制用户开发控制软件而推出的软件包，用户使用组态软件包进行二次开发，可以较为容易的构建自己的监控数据显示界面，可以 大大降低开发难度、加快开发速度，目前市面上销售和使用的国产组态软件有十几家，其中北京亚控科技有限公司的组态王系列、北京三维力控科技有限公司的三维 力控系列较为普及，这些组态软件都配有驱动程序支持与各种PLC进行通讯。    采用PLC收发数据并与监控计算机运行组态软件构成监控系

15、统的优势是可以定义组态软件的内部变量直接与PLC的内部继电器和寄存器对接，使用灵活方便，不需要对组态软件做任何修改可以直接使用，不需要对组态软件的开发商提出任何额外的技术要求。    比较简单的控制系统也可不用监控计算机，代之以主监控手机，该手机经过软件设置，可以随时监控和查询132台所有远端设备的运行参数。    3.7 控制系统功能介绍    本套系统的数据发送方式和具备的控制功能基本涵盖了工业控制现场可能的实际应用需求，具体叙述如下：    （1） 监控手机可以在任何时候，发送预先设定的代码查询对应控制设备的

16、运行情况，远端控制设备收到信号后，在通讯信道通畅的情况下，会在20秒内将预先定义的汉 字和数据区内的数据发到监控手机上，等同与手机之间发送短信。可以把132台远端设备中的任意部监控手机设置为同一部手机，则该部手机就可以同时监控这 些设备的运行状况。手机除了能接收运行数据外，其余功能不受任何影响。    （2）远端控制系统可以预先设定为以下几种发信方式或组合应用：    定时发送：在×时×分×秒定时发送运行数据。    间隔发送：每间隔×时×分×秒时间周期发送运行数据。

17、0;   触发发送：在PLC内部定义的某一内部继电器被置位时，立即发出运行数据。    故障发送：在设备出现运行故障时，立即发出报警信息。    （3）可以通过手机在任何时候对PLC内预先定义的数据区进行远程置数，远端控制设备正确的收到数据后，会在20秒内回复手机数据已经正确接收，否则，发回出错信息、要求重发。这样就实现了工业控制现场非常有用的远程修改数据的功能，远程遥控遥测的功能即可实现。        （4）远程监控设备可设置配用人机界面（触摸屏），随时由用户自己设置修改监控手机的号码、更换不同的值班

18、人员的手机，使系统使用更加灵活方便。    （5）在远程监控计算机上，运行监控软件，可以接收132台远端控制设备发来的短信数据，也可由上位监控计算机随时主动发出单询或轮询信号，通知远端设备中的任意一台PLC或全部PLC将数据发回计算机上，实现数据的动画流程显示功能。    4 实际应用及控制实例    本监控系统组成配置灵活、新颖实用、功能丰富，可以广泛使用在偏远井站、山区、黄土丘陵、滩海等交通不便环境恶劣下的远程设备的自动监控，实现无人值守， 可以大大降低人工费用。与数传电台等构成的无线专网相比，具有设备投入低、维护费用少、不用申请无线频段，通讯距离远、使用简单方便的突出优点，具有广阔 的应用前景。    目前该控制系统已配套在某设备的远程监控系统中，通过远程监控功能，任何时候发出一个监