基于HMI和GPRS技術的無線通訊方案
引言：隨著自動化技術的不斷發展，客戶對現場設備的工況需要進行更加精確深入的監測，所采用的通訊方式從傳統的串行通訊，發展到目前主流的以太網\總線通訊，但由于設備運行環境較惡劣、且受限于現場條件，當需要實現遠程的設備監控：不論是串行通訊，還是以太網\總線通訊，數據傳輸的范圍都有所限制，為此GPRS無線通訊技術應運而生。宜科提出基于HMI和GPRS技術的無線通訊方案，充分利用GPRS無線網絡，實現數據和信息的無線傳輸，從而對現場設備工況有效監控。本文以消防巡檢儀為例，介紹了基于HMI產品、PLC產品及GPRS無線通信技術構成的遠程數據通訊方案。
一、消防巡檢儀自動控制系統概述
消防巡檢儀可應用于包括大廈、寫字樓、體育館和醫院、政府機構等各類建筑，以達到提高建筑樓宇中消防給水系統的安全性及可靠性的目的。主要實現：????????? 1. 對消防設備進行設備巡檢時，設防超壓裝置。
2. 電氣控制系統巡檢及電動閥門巡檢。
3. 消防水泵定期自動低頻、低速無壓巡檢。
4. 消防泵房排污泵巡檢：泵房長期無污水排出的情況下，排污泵銹蝕及銹死現象時有發生，無法正常運行，造成泵房大量積水，損壞消防設備，造成消防系統癱瘓，消防巡檢儀可避免此情況的發生。
??? 為進一步提高對現場的實時監控，在原有系統中增加GPRS無線通信技術，充分利用GPRS網絡覆蓋范圍廣、維護成本低等特點，實現對現場監控數據、設備運行歷史數據及故障報警信息等的遠程無線傳輸。
二、控制系統介紹
??? 目前設計的消防自動巡檢儀主要是由HMI、PLC、變頻器、微型打印機和GPRS無線模塊構成，借助HMI產品擁有多串口并可與多種設備同時通訊的功能，通過RS485\RS232等方式，同時將PLC、打印機及GPRS模塊產品與HMI相連，一方面可以簡化系統架構、降低系統成本，另一方面除了傳輸現場數據，還可以完成對現場信息，比如事件信息或報警信息的傳輸。其電氣控制系統可以實現：
1. 液位報警功能
低水位自動停機，恢復水位自動開機，水位出現異常自動報警，查詢歷史記錄，可存儲上萬條故障信息，并可自動進行打印。
2. 故障報警功能
設備現場聲光報警，現場消防中控室報警，可與遠程消防中控室聯網，實現數據遠程傳輸和遙控。
3. 巡檢記錄查詢功能
設備消防巡檢的周期和每次消防巡檢的時間均可由HMI產品在現場設定，同時可以查閱設備總計巡檢的次數，最后一次巡檢的日期和下一次巡檢的日期等。
4. 消防泵控制功能
消防信號自動啟動、自動補充、主泵故障備用泵自動投入。
5. 系統授權功能
對工程師和操作員分級授權，對工程師賦予更高權限，可以在人機界面修改系統參數實現對整個系統的完全訪問，而只對操作人員賦予監控權限，不能對系統參數進行修改，從而防止未經授權人員的誤操作。
三、硬件配置
1. PLC控制單元
PLC采用ELCO C200系列 32/48點主機，搭配C200-DIO-BG01 24點DI\24點DO（晶體管）混合模塊，C200-AI-0800U/I 12-bit 電流/電壓模塊，通過RS232方式與HMI相連，同時利用主機上RS485方式連接變頻器，完成對現場開關信號的采集及對模擬量數據的處理。
2. 人機界面單元
HMI產品采用ELCO DEV系列經濟型10寸人機界面DEV500T，該系列人機界面具有色彩豐富、分辨率高、屏幕亮度高以及通訊能力強等特點，可以同時采用不同串行通訊方式與不同設備進行通訊。在本控制系統中，通過COM0的RS232方式連接C200 PLC，實現對其的監控和控制，通過COM1的RS232方式連接微型打印機，實時打印故障報警信息，通過COM2的RS485方式及自定義串口通訊方式連接GPRS無線模塊，當在人機界面的程序畫面中輸入指定手機號，即可完成對現場數據以及故障信息的定向發送。
3. GPRS無線模塊單元
GPRS模塊采用北京馳迅達SM10系列SM10LC-AB，該模塊具有使用簡單、安裝方便、可靠性高等特點，在插入SIM卡以后，在PC上經過簡單配置即可進行數據和信息的無線發送。
本控制系統在組網時，對觸摸屏的實時通訊、數據處理和通訊拓展能力提出較高要求，而宜科C200 PLC在以下兩方面有突出表現：
1. 通過顯示、控制C200 PLC采集的開關信號和模擬信號，并優化程序，減少串行通訊延時時間，保證采集信號在觸摸屏上的實時刷新。
2. 通過在觸摸屏上開發宏代碼程序（主要使用C語言編程），當PLC采集到故障信號時，觸摸屏顯示、打印實時故障信息，并通過將故障信息報文從十六進制ASCII碼轉換成GPRS網絡專用的Unicode碼發送給GPRS模塊，實現對故障信息的無線傳輸，使遠程工程人員及時了解現場工作情況。
四、系統特點
1. 先進性
采用先進的軟、硬件，人機界面可以顯示整個系統狀態、現場報警、采集模擬量趨勢數據、操作日志等，可直觀、動態顯示現場各重要參數變化的情況，實現人性化的人機交互，利用GPRS網絡對數據的無線傳輸，完成遠程終端對現場的監控，使對現場數據的進一步智能應用成為現實。
2. 高可靠性
整個系統價格合理，易于維護，與傳統無線電臺傳輸相比，GPRS網絡的數據傳輸抗干擾能力更強，通訊覆蓋范圍遠遠大于前者，同時DEV系列人機界面具有易配置、易接線、隔離性好等特點。
3. 優良的開放性
通過GPRS網絡進行組網，實現各個GPRS站點之間的數據交換，同時利用人機界面組態軟件中的C語言功能進行新的通訊驅動程序的開發，可以與采用自定義通訊協議的設備進行通訊，也可以實現不同數據格式的轉換。
五、結束語
與原有傳統控制系統相比，宜科公司提供的基于HMI和GPRS技術的無線通訊方案可以進一步減少現場維護人員，降低企業成本，提高企業經濟效益，同時具備更好的抗干擾性、數據傳輸安全性。該解決方案將在城市管網、熱網、石油、電力等利用無線遠程進行數據監控的行業中會得到更大范圍的應用。
