一種基于組態(tài)王與plc的無線遠程水質(zhì)多參數(shù)測控系統(tǒng)及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水環(huán)境遠程監(jiān)測技術和工業(yè)通信領域，特別涉及一種利用PLC和GPRS-DTU來與上位機組態(tài)王遠程監(jiān)控技術。
【背景技術】
[0002]農(nóng)業(yè)是我國國民經(jīng)濟的基礎，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展水平?jīng)Q定我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的高低，而我國的農(nóng)業(yè)自動化水平還不高，因此必須提高農(nóng)業(yè)自動化水平。20世紀70年代以來，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展，在水產(chǎn)業(yè)中的比重快速增長。世界水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)以亞洲一些國家最為發(fā)達，其中中國位列其中。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2012年我國淡水養(yǎng)殖面積5907.48千公頃，占水產(chǎn)養(yǎng)殖總面積的73.04%。2014-2017年我國淡水魚產(chǎn)量將持續(xù)增長。預計2014-2018年中國淡水魚產(chǎn)量的年增長率不會低于5%。我國水產(chǎn)科研技術的不斷深入對水質(zhì)各參數(shù)的連續(xù)實時監(jiān)測提出了更高的要求。因此，設計實現(xiàn)一種可靠穩(wěn)定的無線水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)意義重大。
[0003]組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)，它以標準的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。組態(tài)王kingvieW6.55是亞控科技根據(jù)當前的自動化技術的發(fā)展趨勢，面向低端自動化市場及應用，以實現(xiàn)企業(yè)一體化為目標開發(fā)的一套產(chǎn)品。該產(chǎn)品以搭建戰(zhàn)略性工業(yè)應用服務平臺為目標，集成了對亞控科技自主研發(fā)的工業(yè)實時數(shù)據(jù)庫的支持，可以為企業(yè)提供一個對整個生產(chǎn)流程進行數(shù)據(jù)匯總、分析及管理的有效平臺，使企業(yè)能夠及時有效地獲取信息，及時地做出反應，以獲得最優(yōu)化的結(jié)果。無人值守、遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中有著重要的意義。
[0004]本專利采用PLC作為控制模塊，GPRS-DTU對PLC收集到的數(shù)據(jù)信息通過Comway協(xié)議與上位機組態(tài)王進行信息交互。此系統(tǒng)不受環(huán)境與場地等條件限制，可對水質(zhì)參數(shù)進行實時遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)庫存儲、WEB發(fā)布、實時報警。實時指導水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)規(guī)避風險，為漁戶帶來高額利潤，具有很大的實用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對當前水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)的不穩(wěn)定、有線通訊的不足、無線通訊穩(wěn)定性受限于DNS服務器，提供了一種以工業(yè)可編程邏輯控制器(S7-200PLC，以下簡稱PLC)作為控制模塊，Comway服務器作為數(shù)據(jù)收發(fā)中轉(zhuǎn)站，GPRS-DTU模塊作為數(shù)據(jù)發(fā)送接收終端，組態(tài)王作為上位機的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)無需固定IP，穩(wěn)定性不受限于DNS服務器，可實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖全過程的實時報警、實時監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)存儲、WEB發(fā)布。該系統(tǒng)幫助漁戶規(guī)避風險，為漁業(yè)戶主帶來極大的利潤，具有很強的實用價值。
[0006]本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn):
[0007]一種基于組態(tài)王與PLC的無線遠程水質(zhì)多參數(shù)測控系統(tǒng)，包括傳感器組、調(diào)理電路模塊、現(xiàn)場控制模塊、GPRS-DTU通訊模塊、遠程監(jiān)控模塊、MM440變頻器；
[0008]所述傳感器組分別采集水質(zhì)的PH值、溫度、溶解氧數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給調(diào)理電路模塊輸入端，所述調(diào)理電路模塊用于檢測傳感器組輸入值；所述調(diào)理電路模塊輸出端通過接口電路連接現(xiàn)場控制模塊模擬量輸入口，所述現(xiàn)場控制模塊由PLC200 224XP和EM231模塊組成，所述PLC200 224XP自帶兩路RS485 口，一路用于和TD400C文本顯示器連接通訊，另一路RS485 口輪詢復用分別用于和GPRS-DTU通訊模塊、MM440變頻器連接通訊；所述GPRS-DTU通訊模塊無線連接遠程監(jiān)控模塊，所述遠程監(jiān)控模塊用來顯示數(shù)據(jù)、控制現(xiàn)場MM440變頻器、數(shù)據(jù)庫存儲、WEB發(fā)布以及實時報警。
[0009]進一步，所述GPRS-DTU通訊模塊用于現(xiàn)場控制模塊和遠程模塊的數(shù)據(jù)通訊，采用天同誠業(yè)的WG-8010，其自帶一路RS485 口，并且自帶有多種傳輸協(xié)議。
[0010]進一步，所述GPRS-DTU通訊模塊采用Comway傳輸協(xié)議，用于將西門子PLC200與上位機組態(tài)王進行無線傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)PLC與組態(tài)王的無線雙向監(jiān)控。
[0011]進一步，所述MM440變頻器和增氧泵連接，用于控制增氧泵實現(xiàn)水質(zhì)增氧。
[0012]進一步，所述遠程監(jiān)控模塊為兩臺PC機，第一臺PC機包括上位機和下位機，上位機采用組態(tài)王6.55軟件，下位機采用西門子的STEP7軟件，上位機和下位機采用主從的問答方式互聯(lián)；第二臺PC機作為客戶機和第一臺PC機相連，用于上網(wǎng)訪問網(wǎng)址，同樣也能監(jiān)控現(xiàn)場情況。
[0013]本發(fā)明的方法的技術方案為:
[0014]一種基于組態(tài)王與PLC的無線遠程水質(zhì)多參數(shù)測控方法，包括如下步驟:
[0015]步驟1，PLC200 224XP通過調(diào)理電路采集傳感器組信號，并轉(zhuǎn)為實際PH值、溫度值、溶解氧值；
[0016]步驟2，PLC200 224XP的串口 PortO 口連接GPRS-DTU模塊和MM440變頻器，其內(nèi)部通訊模式采用輪詢復用，PortO 口在不同時刻，一方面把采集數(shù)據(jù)發(fā)送給GPRS-DTU模塊，另一方面通過USS協(xié)議控制MM440變頻器，從而控制增氧泵，串口 Portl連接TD400C文本顯示器，實時顯示實際值；
[0017]步驟3，GPRS-DTU模塊通過Comway協(xié)議，把數(shù)據(jù)通過Internet發(fā)送給Comway數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)服務器，第一臺PC機通過無線串口軟件接收數(shù)據(jù)，并且在第一臺PC機上映射出虛擬串口，上位機組態(tài)王通過虛擬串口接收數(shù)據(jù)，從而監(jiān)控實時數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫存儲與WEB發(fā)布，WEB發(fā)布后遠端另外的第二臺PC機只要上網(wǎng)訪問網(wǎng)址，同樣也能監(jiān)控現(xiàn)場情況；
[0018]步驟4，上位機組態(tài)王通過變量間的連接，同樣可以通過Internet逆向發(fā)送指令入PLC200 224XP，從而控制MM440變頻器和增氧泵，實現(xiàn)PLC與上位機組態(tài)王的無線雙向監(jiān)控。
[0019]根據(jù)上述技術方案得到的本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0020]1.克服傳統(tǒng)的有線串口與上位機通訊，實現(xiàn)遠程上位機實時監(jiān)控。
[0021]2.無線傳感網(wǎng)絡采用普遍的2.4GHz全球公開免費頻段，可減少外界其它設備干擾。
[0022]3.不需要固定IP，無需域名解析器，穩(wěn)定性不會受限于DNS服務器，無任何附加的費用。
[0023]4.以PLC作為現(xiàn)場控制模塊，能適應各種環(huán)境，穩(wěn)定可靠。
[0024]5.對MM440變頻器的控制，利用西門子的USS協(xié)議，采用輪詢復用RS485串口通訊減少其它設備費用。
[0025]6.利用組態(tài)王專業(yè)的工控監(jiān)控軟件，實現(xiàn)與ACCESS數(shù)據(jù)庫的鏈接，而且IE瀏覽客戶端可以獲得與組態(tài)王運行系統(tǒng)相同的監(jiān)控畫面，IE客戶端與Web服務器保持高效的數(shù)據(jù)同步，通過網(wǎng)絡您可以在任何地方獲得與Web服務器上相同的畫面和數(shù)據(jù)顯示、報表顯示、報警顯示等。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的總體硬件結(jié)構圖；
[0027]圖2是PLC主流程圖；
[0028]圖3是上位機發(fā)送寫數(shù)據(jù)格式；
[0029]圖4是上位機發(fā)送讀數(shù)據(jù)格式；
[0030]圖5是PLC通訊流程圖；
[0031]圖6是上位機軟件主要窗口框圖；
[0032]圖7是組態(tài)王監(jiān)控登錄畫面；
[0033]圖8是界面選擇畫面；
[0034]圖9是3號站實時監(jiān)控畫面；
[0035]圖10是2號和3號站歷史趨勢圖；
[0036]圖11是組態(tài)王數(shù)據(jù)庫；
[0037]圖12是組態(tài)王WEB發(fā)布。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0039]本發(fā)明基于組態(tài)王與PLC的無線遠程多參數(shù)測控系統(tǒng)如圖1所示，本集散監(jiān)控系統(tǒng)是由第一臺PC機作為上位機(即上位機組態(tài)王)，另外第二臺PC機作為客戶機進行網(wǎng)頁訪問，多個GPRS-DTU無線通訊模塊(天同誠業(yè)WG-8010)，多臺TD400C文本顯示器，多臺西門子S7-224XP和EM231模擬量模塊，其中PLC自帶兩路模擬量輸入和一路電壓輸出或一路電流輸出作為下位機。如2號站下位機對水溫、PH值、溶解氧進行檢測(本實驗檢測水溫與溶解氧)，由傳感器組采集模擬量信號再由調(diào)理電路轉(zhuǎn)換為PLC適合的電壓或電流，由S7-224XP自帶的A/D模塊進行數(shù)字量轉(zhuǎn)換再對數(shù)字量進行編程處理。PLC的PORTO 口(RS485 口)輪詢復用，一方面發(fā)送數(shù)據(jù)給GPRS-DTU，同時PORTO 口又與MM440變頻器采用USS協(xié)議進行通訊控制，而PORTl 口連接TD400C(1號站)。GPRS-DTU發(fā)送數(shù)據(jù)到Comway數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)服務器，通過INTERNET發(fā)送到PC機的虛擬串口中組態(tài)王進行數(shù)據(jù)接收。上位機完成實時數(shù)據(jù)趨勢圖，歷史數(shù)據(jù)的顯示，并且進行鏈接數(shù)據(jù)庫存儲、打印、WEB發(fā)布。同樣上位機組態(tài)王根據(jù)數(shù)據(jù)變化做出相應的動作，通過INTERNET發(fā)送數(shù)據(jù)到Comway數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)服務器，再發(fā)送到GPRS-DTU中，由RS485串口傳送數(shù)據(jù)到PLC，PLC控制變頻器與增氧泵的起停，下面以I號TD400C、2號PLC站、3號PLC站、4號TD400C站為例。
[0040]第一臺PC機的系統(tǒng)軟件包括上位機軟件、GPRS通訊模塊配置軟件、Comway無線串口軟件、下位機軟件。上位機米用組態(tài)王6.55軟件編與，其主要功能是:米集各站點的溫度，并實時的由趨勢圖顯示、歷史記錄顯示。設置溫度的上下限，來觸發(fā)