基于HMI和GPRS技术的无线通讯方案

随着自动化技术的不断发展，客户对现场设备的工况需要进行更加精确深入的监测，所采用的通讯方式从传统的串行通讯，发展到目前主流的以太网总线通讯，但由于设备运行环境较恶劣、且受限于现场条件，当需要实现远程的设备监控：不论是串行通讯，还是以太网总线通讯，数据传输的范围都有所限制，为此GPRS无线通讯技术应运而生。宜科提出基于HMI和GPRS技术的无线通讯方案，充分利用GPRS无线网络，实现数据和信息的无线传输，从而对现场设备工况有效监控。本文以消防巡检仪为例，介绍了基于HMI产品、PLC产品及GPRS无线通信技术构成的远程数据通讯方案。

一、消防巡检仪自动控制系统概述

消防巡检仪可应用于包括大厦、写字楼、体育馆和医院、政府机构等各类建筑，以达到提高建筑楼宇中消防给水系统的安全性及可靠性的目的。主要实现： 　　1. 对消防设备进行设备巡检时，设防超压装置。

2. 电气控制系统巡检及电动阀门巡检。

3. 消防水泵定期自动低频、低速无压巡检。

4. 消防泵房排污泵巡检：泵房长期无污水排出的情况下，排污泵锈蚀及锈死现象时有发生，无法正常运行，造成泵房大量积水，损坏消防设备，造成消防系统瘫痪，消防巡检仪可避免此情况的发生。

为进一步提高对现场的实时监控，在原有系统中增加GPRS无线通信技术，充分利用GPRS网络覆盖范围广、维护成本低等特点，实现对现场监控数据、设备运行历史数据及故障报警信息等的远程无线传输。

二、控制系统介绍

目前设计的消防自动巡检仪主要是由HMI、PLC、变频器、微型打印机和GPRS无线模块构成，借助HMI产品拥有多串口并可与多种设备同时通讯的功能，通过RS485RS232等方式，同时将PLC、打印机及GPRS模块产品与HMI相连，一方面可以简化系统架构、降低系统成本，另一方面除了传输现场数据，还可以完成对现场信息，比如事件信息或报警信息的传输。其电气控制系统可以实现：

1. 液位报警功能

低水位自动停机，恢复水位自动开机，水位出现异常自动报警，查询历史记录，可存储上万条故障信息，并可自动进行打印。

2. 故障报警功能

设备现场声光报警，现场消防中控室报警，可与远程消防中控室联网，实现数据远程传输和遥控。

3. 巡检记录查询功能

设备消防巡检的周期和每次消防巡检的时间均可由HMI产品在现场设定，同时可以查阅设备总计巡检的次数，最后一次巡检的日期和下一次巡检的日期等。

4. 消防泵控制功能

消防信号自动启动、自动补充、主泵故障备用泵自动投入。

5. 系统授权功能

对工程师和操作员分级授权，对工程师赋予更高权限，可以在人机界面修改系统参数实现对整个系统的完全访问，而只对操作人员赋予监控权限，不能对系统参数进行修改，从而防止未经授权人员的误操作。

三、硬件配置

1. PLC控制单元

PLC采用ELCO C200系列 32/48点主机，搭配C200-DIO-BG01 24点DI24点DO(晶体管)混合模块，C200-AI-0800U/I 12-bit 电流/电压模块，通过RS232方式与HMI相连，同时利用主机上RS485方式连接变频器，完成对现场开关信号的采集及对模拟量数据的处理。

2. 人机界面单元

HMI产品采用ELCO DEV系列经济型10寸人机界面DEV500T，该系列人机界面具有色彩丰富、分辨率高、屏幕亮度高以及通讯能力强等特点，可以同时采用不同串行通讯方式与不同设备进行通讯。在本控制系统中，通过COM0的RS232方式连接C200 PLC，实现对其的监控和控制，通过COM1的RS232方式连接微型打印机，实时打印故障报警信息，通过COM2的RS485方式及自定义串口通讯方式连接GPRS无线模块，当在人机界面的程序画面中输入指定手机号，即可完成对现场数据以及故障信息的定向发送。

3. GPRS无线模块单元

GPRS模块采用北京驰迅达SM10系列SM10LC-AB，该模块具有使用简单、安装方便、可靠性高等特点，在插入SIM卡以后，在PC上经过简单配置即可进行数据和信息的无线发送。

本控制系统在组网时，对触摸屏的实时通讯、数据处理和通讯拓展能力提出较高要求，而宜科C200 PLC在以下两方面有突出表现：

1. 通过显示、控制C200 PLC采集的开关信号和模拟信号，并优化程序，减少串行通讯延时时间，保证采集信号在触摸屏上的实时刷新。

2. 通过在触摸屏上开发宏代码程序(主要使用C语言编程)，当PLC采集到故障信号时，触摸屏显示、打印实时故障信息，并通过将故障信息报文从十六进制ASCII码转换成GPRS网络专用的Unicode码发送给GPRS模块，实现对故障信息的无线传输，使远程工程人员及时了解现场工作情况。

四、系统特点

1. 先进性

采用先进的软、硬件，人机界面可以显示整个系统状态、现场报警、采集模拟量趋势数