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【摘 要】 设计的螺杆冷水机组远程监控系统是以PLC为控制核心，根据采集机组的开关量来判断机组的运行状况，可采集出水的温度和压力信号，并配有通信模块实现远程监控。着重介绍了现场监控和远程监控的软件结构及通信流程。
【关键词】 PLC； 开关量；远程监控
一、总体方案
螺杆冷水机组远程监控系统由现场监控系统与远程监控计算机组成，现场系统与远程计算机通过公共电话网相连，以拨号的方式连通并通讯。现场冷水机组是提供冷水的设备，该系统就是要对机组的工作状况及出水温度、压力进行实时监测与控制，机组分为冷水系统与PLC控制系统两部分，PLC是机组的控制核心，它的主要功能包括：
①采集机组的开关量信号用以判断机组的运行状况。②采集机组出水温度信号和压力信号。③输出开关量信号控制机组阀门的开关、压缩机的运行。
PLC互连形成一个RS-485网络。现场监控计算机通过RS-232到RS-485的转换器与此PLC网络相连。通信协议采用Modbus协议。现场监控计算机与远程监控计算机采用Modem拨号互连。
二、现场监控程序的软件结构
现场监控程序的软件结构包含人机界面模块、通信模块、数据库模块所示，程序使用Visual Basic语言编写
1、人机界面模块 该模块包括：①实时状态显示部分以图形化的方式实时显示各个数据采集点返回的观测量的大小，使操作员对系统的状态有直观的了解。②历史趋势图显示可以表现出数据间的动态关系，并且从趋势图生成的文件可以输出，以便使用其他程序进行进一步的分析。③报警信息显示系统观测量的异常，通知操作员进行处理。用户可以定义所需的报警上下限值。报警信息可由窗口或打印机输出。并将其存储于数据库中。操作员可以很快进行确认、分析和判别报警，对系统运行过程进行调整。④控制参数设置用来设置PLC的参数。⑤操作提示可以为不同情况设定不同的操作步骤提示，并指出相应的结果。这使得操作员对系统的目前状况，操作后的结果都十分明确，减少了误操作的可能。
2、通信模块 该模块包括：①使用Timer控件定时启动通信功能，与PLC和远程监控程序通信，检查现场监控程序的人机界面或远程监控程序是否请求修改控制参数。如果需要修改控制参数，就发送参数修改命令，否则，发送读取数据命令，读取采集到的各变量状态值。②通信故障处理部分在发生通信故障时，作相应的处理。在达到最大重发次数前重发数据，超过最大重发次数时停止重发，显示报警信息。
3、数据库模块 该模块包括：①运行信息记录部分记录现场运行数据，如采集量数值、开关状态、时间信息等。②报警信息记录部分记录报警的时间，原因，处理结果等。③数据报表部分可以针对管理的需要，获取系统一段时间的运行状态信息、报警信息，以及管理員操作记录等，便于总结经验，提高管理效率。④历史数据查询提供历史数据检索功能，使操作员可以随时获取系统以往的运行状态，为今后的控制提供帮助。
4、现场监控程序设计 当使用者单击菜单“开始监控”，程序响应此菜单单击事件，打开与PLC网络通信的串口，启动定时器Timer PLC以400 ms的周期定时触发。
PLC和监控计算机之间的数据交换通过一个数据表格来完成。当监控程序读取数据时，PLC将采集的数据和设定值首先填充到V区寄存器VW1000到VW1070中，然后一起发送到监控计算机。当监控程序修改设定值时，来自监控计算机的相应数据首先被填充到寄存器VW1000到VW1070的表格中，然后分别拷贝到各自寄存器位置。此数据表格结构即为类Class PLC中定义的PLC Data。
三、远程监控程序设计
远程监控需要现场计算机监控程序和远程计算机监控程序的配合来完成。因此，程序可分为两部分，现场端和远程端。通信通过Modem的连接实现。我们使用类模块Class PLC和Remote对数据进行打包和拆包处理。
使用MSComm控件MSComm Modem与现场计算机通信，远程数据帧的接收动作在MSComm Modem OnComm（ ）事件过程中。
1）现场Modem通讯的程序：远程通讯有三种途径：手动拨号，故障报警自动拨号，处于应答状态接受远程拨入。
（1）故障自动拨号的程序：响应自动报警定时器的Timer事件时，打开端口，向Modem拨号。接着响应端口的OnComm事件。如果还未远程连接，则检测Modem回送字串，如果字串示已连接，那么启动延时定时器。在延时定时器的Timer响应事件中设置端口为二进制模式，输入缓冲区长度为数据帧长度，并设置远程连接标志，准备在端口的OnComm事件中接收数据。
（2）设置自动应答和手动拨号的程序：设置自动应答和手动拨号在窗体dlgDial中， AT命令“ATS0=1”表示设置为自动应答。命令“ATS8=2”置逗号延长时间。命令“ATDT”为拨号命令。
2）远程Modem通讯的程序
（1）通信流程：设置自动应答和手动拨号程序，选择Modem通讯端口并打开，并发送命令设置Modem处于自动应答状态，等待现场主机报警拨入。
（2） Class PLC和Remote对数据的处理：远程端监控程序与现场端监控程序对数据的处理相似。
接收数据时，首先，在类Remote的Remote Receive属性中根据Flag对数据帧做相应处理，Flag的取值为REMOTEREADANSWER， REMOTEWRITEANSWER，HANGUP。处理后的数据在Class PLC的Remote Receive属性中保存到数据表Remote State中。
发送数据时，首先，在类Class PLC的Remote Send属性中对原始数据帧Local State添加Flag后交由类Remote继续处理。类Remote如表7.2.2所示添加需要的信息，发送给现场计算机。
四、 结束语
本系统用于水厂井群控制、水厂生产及供水管网监控。通过实验和实际工程检验，系统能满足水厂生产的要求，可适应各种恶劣工作环境，对水生产过程参数测量无误、控制稳定、管网泄漏定位准确，对水厂安全运行、提高供水质量和节能降耗等方面起到关键作用。可视化编程语言VB开发的上位机界面一目了然操作方便。系统中各设备间通信良好、数据传输误码率低、故障响应及时。系统采用了数传电台与GPRS 相结合的通信方式，运行成本较低，在中小型水厂或城镇集中供水工程中有较高的使用价值，稍加改进可广泛应用于其他生产的过程控制。
参考文献
[1] 宋涛. 水文自动测报系统RTU的设计[D]太原理工大学， 2010 .
[2]陈勇，刘建平.无线传感器网络应用综述[J].应用与实践，2009（ 5） ： 25 - 27.
[3] 王翥，郝晓强，魏德宝.基于WSN 和GPRS 网络的远程水质监测系统[J].仪表技术与传感器， 2010（ 1） ：48-52.
作者简介：程俊红，（1979.9-），讲师，石家庄职业技术学院
（作者单位：石家庄职业技术学院）
【关键词】 PLC； 开关量；远程监控
一、总体方案
螺杆冷水机组远程监控系统由现场监控系统与远程监控计算机组成，现场系统与远程计算机通过公共电话网相连，以拨号的方式连通并通讯。现场冷水机组是提供冷水的设备，该系统就是要对机组的工作状况及出水温度、压力进行实时监测与控制，机组分为冷水系统与PLC控制系统两部分，PLC是机组的控制核心，它的主要功能包括：
①采集机组的开关量信号用以判断机组的运行状况。②采集机组出水温度信号和压力信号。③输出开关量信号控制机组阀门的开关、压缩机的运行。
PLC互连形成一个RS-485网络。现场监控计算机通过RS-232到RS-485的转换器与此PLC网络相连。通信协议采用Modbus协议。现场监控计算机与远程监控计算机采用Modem拨号互连。
二、现场监控程序的软件结构
现场监控程序的软件结构包含人机界面模块、通信模块、数据库模块所示，程序使用Visual Basic语言编写
1、人机界面模块 该模块包括：①实时状态显示部分以图形化的方式实时显示各个数据采集点返回的观测量的大小，使操作员对系统的状态有直观的了解。②历史趋势图显示可以表现出数据间的动态关系，并且从趋势图生成的文件可以输出，以便使用其他程序进行进一步的分析。③报警信息显示系统观测量的异常，通知操作员进行处理。用户可以定义所需的报警上下限值。报警信息可由窗口或打印机输出。并将其存储于数据库中。操作员可以很快进行确认、分析和判别报警，对系统运行过程进行调整。④控制参数设置用来设置PLC的参数。⑤操作提示可以为不同情况设定不同的操作步骤提示，并指出相应的结果。这使得操作员对系统的目前状况，操作后的结果都十分明确，减少了误操作的可能。
2、通信模块 该模块包括：①使用Timer控件定时启动通信功能，与PLC和远程监控程序通信，检查现场监控程序的人机界面或远程监控程序是否请求修改控制参数。如果需要修改控制参数，就发送参数修改命令，否则，发送读取数据命令，读取采集到的各变量状态值。②通信故障处理部分在发生通信故障时，作相应的处理。在达到最大重发次数前重发数据，超过最大重发次数时停止重发，显示报警信息。
3、数据库模块 该模块包括：①运行信息记录部分记录现场运行数据，如采集量数值、开关状态、时间信息等。②报警信息记录部分记录报警的时间，原因，处理结果等。③数据报表部分可以针对管理的需要，获取系统一段时间的运行状态信息、报警信息，以及管理員操作记录等，便于总结经验，提高管理效率。④历史数据查询提供历史数据检索功能，使操作员可以随时获取系统以往的运行状态，为今后的控制提供帮助。
4、现场监控程序设计 当使用者单击菜单“开始监控”，程序响应此菜单单击事件，打开与PLC网络通信的串口，启动定时器Timer PLC以400 ms的周期定时触发。
PLC和监控计算机之间的数据交换通过一个数据表格来完成。当监控程序读取数据时，PLC将采集的数据和设定值首先填充到V区寄存器VW1000到VW1070中，然后一起发送到监控计算机。当监控程序修改设定值时，来自监控计算机的相应数据首先被填充到寄存器VW1000到VW1070的表格中，然后分别拷贝到各自寄存器位置。此数据表格结构即为类Class PLC中定义的PLC Data。
三、远程监控程序设计
远程监控需要现场计算机监控程序和远程计算机监控程序的配合来完成。因此，程序可分为两部分，现场端和远程端。通信通过Modem的连接实现。我们使用类模块Class PLC和Remote对数据进行打包和拆包处理。
使用MSComm控件MSComm Modem与现场计算机通信，远程数据帧的接收动作在MSComm Modem OnComm（ ）事件过程中。
1）现场Modem通讯的程序：远程通讯有三种途径：手动拨号，故障报警自动拨号，处于应答状态接受远程拨入。
（1）故障自动拨号的程序：响应自动报警定时器的Timer事件时，打开端口，向Modem拨号。接着响应端口的OnComm事件。如果还未远程连接，则检测Modem回送字串，如果字串示已连接，那么启动延时定时器。在延时定时器的Timer响应事件中设置端口为二进制模式，输入缓冲区长度为数据帧长度，并设置远程连接标志，准备在端口的OnComm事件中接收数据。
（2）设置自动应答和手动拨号的程序：设置自动应答和手动拨号在窗体dlgDial中， AT命令“ATS0=1”表示设置为自动应答。命令“ATS8=2”置逗号延长时间。命令“ATDT”为拨号命令。
2）远程Modem通讯的程序
（1）通信流程：设置自动应答和手动拨号程序，选择Modem通讯端口并打开，并发送命令设置Modem处于自动应答状态，等待现场主机报警拨入。
（2） Class PLC和Remote对数据的处理：远程端监控程序与现场端监控程序对数据的处理相似。
接收数据时，首先，在类Remote的Remote Receive属性中根据Flag对数据帧做相应处理，Flag的取值为REMOTEREADANSWER， REMOTEWRITEANSWER，HANGUP。处理后的数据在Class PLC的Remote Receive属性中保存到数据表Remote State中。
发送数据时，首先，在类Class PLC的Remote Send属性中对原始数据帧Local State添加Flag后交由类Remote继续处理。类Remote如表7.2.2所示添加需要的信息，发送给现场计算机。
四、 结束语
本系统用于水厂井群控制、水厂生产及供水管网监控。通过实验和实际工程检验，系统能满足水厂生产的要求，可适应各种恶劣工作环境，对水生产过程参数测量无误、控制稳定、管网泄漏定位准确，对水厂安全运行、提高供水质量和节能降耗等方面起到关键作用。可视化编程语言VB开发的上位机界面一目了然操作方便。系统中各设备间通信良好、数据传输误码率低、故障响应及时。系统采用了数传电台与GPRS 相结合的通信方式，运行成本较低，在中小型水厂或城镇集中供水工程中有较高的使用价值，稍加改进可广泛应用于其他生产的过程控制。
参考文献
[1] 宋涛. 水文自动测报系统RTU的设计[D]太原理工大学， 2010 .
[2]陈勇，刘建平.无线传感器网络应用综述[J].应用与实践，2009（ 5） ： 25 - 27.
[3] 王翥，郝晓强，魏德宝.基于WSN 和GPRS 网络的远程水质监测系统[J].仪表技术与传感器， 2010（ 1） ：48-52.
作者简介：程俊红，（1979.9-），讲师，石家庄职业技术学院
（作者单位：石家庄职业技术学院）