基于GPRS无线通信技术的SCADA调度信息系统

第 9卷 第 1期 2011 年 1月 顺 德 职 业 技 术 学 院 学 报 Journal of Shunde Polytechnic Vo1．9 NO．I Jan． 201l 基于 GPRS无线通信技术的 SCADA调度信息系统 蔡永昶 (顺德职业技术学院 电子与信息工程系，广东 佛山 528333) 摘 要 ：结合水暖公司供水调度 系统的开发 实例 ，介绍一种基于无线 网络 的数据监控和 管理信 息 系统 的设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。采 用 SINAUT MICRO SC 和 SINAUT MD720-3，基 于 GPRS无线通信技术 实现数据远程传输，应用微软．NET技术 ，基 于B／S和 C／S结合的 网络体 系实现数据的共享和发布。详细介绍 了系统的硬件结构、选配，以及调度 中心的 软件设计。该系统具有可靠、稳定，组网容易，易于扩展等优点，得到成功应用。 关 键词 ：调 度信 息 系统 ；无线 通信 ；B／S和 C／S； SINAUT MD720-3 中图分类号：TP273 文献标志码 ：B 文章编号：1672—6138(2011)01—0007—04 DOl：10．3969~．issn．1672—6138．2011．01．003 供水调度是水暖公司的中心工作，是采集信息、分 析决策、指挥运行、实现调度目标的行为，调度的目标 是安全、优质、经济、可靠供水。由于水暖公司的生产 场所 (水源、净水厂、污水处理厂等)比较多，地理位 置分散，各个生产场所距离调度中心较远 ，使控制系统 的 I／0点特别分散。为降低制水成本，实现无人值守， 提高生产效率 ，实现资源共享，提高企业的管理水平 ， 要求供水调度系统达到自动采集和监控工艺、水质、水 压、取、供、输、配水、供电状况等信息并具有部分遥 控遥调功能 ，实现保证水质 、水压指标和相对经济的调 度 目标 ，同时调度系统要具有信息的自动发布功能II_2】。 某国内老牌水暖企业，下设 7个生产场所，各生产场所 与调度中心距离几公里和十几公里不等，为进一步提高 企业生产运营的现代化管理水平及效率，降低生产数据 误差，及时、准确掌握生产现场的第一手 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 ，需要设 计开发一套稳定的分散生产场所生产信息管理系统。系 统建成后，将实现采集各个生产场所的流量和液位等信 息，实现生产数据信息 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 、显示、监测、报警及共享， 支持网页发布功能，并支持各种生产报表生成及打印。 随着计算机和通信技术的迅速发展，被广泛应用于 电力 、水利、石油 、化工 、环保和市政等众多领域的 SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)系 统[31 和用于 MIS (管理信息系统)开发领先的．NET平台已Et 趋成熟，能够实现数据远程采集、设备控制、测量、参 数调节及信号报警、信息共享发布等各项功能。本文结 合水暖企业自动化改造的需求介绍 SCADA调度信息系 统的构成和软硬件实现。 1 系统组成及硬件设计 通过实地考察发现，每个生产场所需要监控的对象 主要有流量计、液位计、加压泵和配水泵、调节阀以及 变频器 ，各生产现场数据传输量不算大，但分布地域 广，但需要全天候监控，根据这一特点并结合水暖公司 对信息共享要求 ，选用了基于 B／S和 C／S结合的 GPRS 无线通信 SCADA信息系统。生产现场所有数据的采集 及控制任务由 RTU完成，调度中心通过 GPRS无线通信 对各生产现场 RTU的直接扫描访问，实现数据的采集、 报警、实时趋势显示、图形定义组态、共享发布等功 能。系统组成如图 1所示。 1．1 调度中心组成和功能 调度中心主要有 SCADA监控服务器、数据信息应 用服务器。调度中心负责生产现场的调度信息化综合管 理，由SCADA监控系统和数据信息应用系统组成。根 据 B／S和 C／S网络体系的特点 ，调度信息系统采用 B／S 收稿 日期：2010—10—25 作者简介：蔡永昶 (1979一)，男 ，广东佛山人 ，讲师，硕士，研究方向：计算机分布式现场控制、远程控制系统等 。 顺 德 职 业 技 术 学 院 学 报 第 9卷 图 1 SCADA 信 息 系统 组 成 结 构 图 及 C／S结合的工作模式，如图2所示。其中，SCADA监 控系统由SCADA系统硬件、SCADA组态软件平台 (包 括SCADA历史数据库软件)、组态应用软件组成，采用 C／S模式；数据信息应用系统由WEB信息发布子系统、 报表统计子系统和短信息子系统组成，采用 C／S和 B／S 结合的工作模式。 图 2 B／S和 C／S网络体 系结构 1．1．1 SCADA监控 服务 器 在SCADA服务器中，通过安装监控软件平台并在此 平台上开发的SCADA应用软件，实现与各个分散生产场 所 RTU的通信和数据处理。SCADA监控服务器安装两 块以太网卡，其中一块以太网卡与监控中心交换机相连， 以实现与水暖公司其它机器的互连。另一块网卡与ADSL MODEM相连，以实现与 GPRS网络的互连。通过开发一 个网络处理程序，控制两块以太网卡的网路切换。 1．1．2 数据 信息 应用服 务 器 为降低成本，历史数据服务器、数据应用服务器和 短信息服务器使用同一台服务器，即数据信息应用服务 器，安装微软公司的MS SQL Server 2000作为历史数据 库软件平台，安装微软公司的IIS作为信息发布的应用 服务器。历史数据服务软件通过局域网实时与 SCADA 监控服务器交换数据，实现对 SCADA监控服务器采集 的实时数据的历史归档和报表处理。通过基于微软．NET 平台开发数据发布软件和短信息服务软件，前者通过 WEB网页方式使授权用户可通过 IE浏览器在公司内部 网上的任何机器查看系统的监控数据，后者通过短信 MODEM将定制的关键指标和报警信息以短信方式发送 指定的人员。 1．2 RTU 的选 配 RTU (Remote Terminal Unit)在SCADA系统中被广 泛采用_5l，应用于本系统的RTU，要求能够执行现场控 制任务 、进行数据采集和具有双向数据传输功能，同 时，要求系统易于维护和扩充。根据这一要求，并基于 可靠性和稳定性的考虑，选择西门子 s7—200 PLC作为 RTU，并配备 GPRS调制解调器 SINAUT MD720—3，实 现 RTU和调度中心以及 RTU之间的无线通信。西门子 工控产品以易于扩展和强大的组网能力在全球工控领域 得到广泛的应用，基于 s7—200 PLC和SINAUT MD720—3 的组合，可以方便的扩充 I／O模块 ，以满足现场数据采 集和控制任务的增加，还可以轻松地把 SCADA网络扩 充为 256个 RTU控制站。 考虑到同一生产现场数据监控点距离不远，一般是 几十到几百米 ，为了节约成本和易于扩充生产现场控制 系统，每个 RTU均配备 RS485通讯口，同一生产现场 多个 RTU之间通过 RS485网络进行通信，数据汇总到 一 个 RTU进行 GPRS网络传输，如图3所示。 @ 图 3 同一生产现场 多个 RTU的连接方案 1．3 GPR8网络 GPRS是一种基于 GSM系统的无线分组交换技术， 提供端到端的、广域的无线 IP连接。GPRS连接永久在 线，具有专线优点，并且按流量计费，大大降低月连接 费用【嗣。本系统采用 GPRS网络进行远程通信 ，由于利 用现有移动无线网络，节省了无线系统的设计和维护成 本，同时，通过加密数据传输以及 GPRS供应商的其它 措施，实行数据的安全传输。为此，本系统的数据传输 具有安全、可靠 、运行费用低等特点。根据 MD720—3 的特点，对稳定性和价格等因素的比较，本系统采用调度 中心固定 IP方式进行组网，RTU的MD720—3通过公共 网络的固定 IP直接与调度中心建立连接，减少中间由于 运营商原因产生的网络不稳定因素。 第 1期 蔡永昶：基于GPRS无线通信技术的SCADA调度信息系统 2 软件设计 2．1 下位机控制软件设计 下位机是生产现场的控制核心，根据现场设备及工 艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 的特点以及调度中心的远程指令 ，对液位、流 量、压力等模拟量信号编写采样子程序、滤波子程序、 量程转换子程序；对现场的水泵、调节阀以及变频器等， 根据其控制要求分别编写不同的控制子程序；根据需要编写 自动／手动无扰切换和失电保护程序。下位机的程序设计与 调试使用西门子编程工具 STEP7来完成，根据PLC循环扫 描工作原理采用梯形图法编制控制程序。 2．2 调度中心软件设计 为了实现系统要求的设计功能，在调度中心主要开 发和安装以下几个应用软件 ：SINAUT?MICRO?SC软件 、 SCADA应用软件、历史数据库软件和 WEB发布软件。 2．2．1 SINAUT MICRo SC 软件 SINAUT MICRO SC是西门子公司开发的用于远程监 控的OPC (OLE forProcess Contro1)路由软件 ，具有特 殊通讯功能，完成 Internet到 GPRS的路 由，实现与 SINAUT MD720—3的通信 ，进而完成与 s7～200 PLC的数 据交换。通过 SINAUT MICRO SC，各生产现场的 PLC 之间可以进行通讯。 2．2．2 SCADA软件 鉴于西门子公司的 WinCC是专门为过程控制和现 场监控开发的监控系统软件，具有强大的数据处理能力 和友好的用户界面 ，并且 WinCC作为 OPC客户端，访 问该 OPC路由软件，只需要进行简单地设置和编程 ， 即可实现与配备 MD720—3的s7—200 PLC之间的无线数 据交换 。为此 ，选用 WinCC6．0作为开发本系统 的 SCADA软件，所开发的SCADA软件主要包括七个分散 生产现场的数据无线采集和系统工艺流程监控 (包括监 控界面的设计开发、工艺参数和设备状态的实时显示和 远程操作等 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 )两大部分。SINAUT MD720—3具有终 端和OPC两种工作模式，本系统中应设定为终端模式， 在开发数据采集程 序时可使用 AT指令对 SINAUT MD720—3进行操作 。 2．2．3 历 史数据库 软件 利用 MS SQL Server作为数据库平台，开发本系统 功能完善、检索方便的数据库软件[91。软件能进行 日报、 月报、季报 、年报的生成，对数据存储的时间范围、间 隔、起始时间可进行任意指定，并可以根据存储的时间 进行查询历史数据。各数据显示界面和查询界面的开发 通过对 WinCC集成开发环境的历史报表控件的调用和 设置来实现。 2．2．4 W EB发 布软 件 WEB发布软件通过微软．NET技术开发 ，将 SCADA 监控画面转换成网页式画面，并通过数据信息应用服务 器实时发布㈣。用户通过 Web浏览器 (比如 IE)浏览系 统各个监测点的实时动态数据，了解各个生产现场的运 行情况，实现远程办公和远程诊断。WEB发布软件设 计带有严格的权限控制，只允许授权用户查看，以确保 数据安全，这通过在服务器中设置相应的权限密码来完 成。WEB发布软件的体系结构如图 4所示。 图 4 WEB发布软件体系结构 3 结束语 本系统已经在现场得到成功应用，很好地满足水暖公 司 的 生 产 和 管 理 需 求 。采 用 “SINAUT MICRO SC+ SINAUT MD720—3+GPRS”无线网络通讯方案，数据传输 安全可靠 、覆盖区域广，系统运营费用低；系统网络可 靠、稳定，组网方便，易于扩展，数据通讯程序的开发易 于实现。采用 B／S和C／S结合的网络结构，使用微软．NET 技术实现数据共享和发布，使企业生产监控和信息化管理 相融合，极大提高企业信息化管理水平。该系统对目前国 内远程监控系统的开发、改造、升级，以及企业生产、管 理信息化水平的提高具有很好的借鉴和推广价值。 参考文献： 【11王贵峰，伍小杰，等．基于 PLC和无线通信的水厂 SCADA系 统fJ1_电气应用，2007，26(5)：84—87． 【2】王树东，靳雷 ，等．基于工业 以太 网和无线通信的水 厂 SCADA系统[JJ．电气传动，2009，39(6)：65—69． [3】朱宁西，张齐．GSM网络短信息无线通信 SCADA系统的实 现『J1．华南理工大学学报：自然科学版 ，2003(12)，1 1：9—12． 【41蔡永昶．采用 B／S结构的 MIS的设计与实现【JJ．计算机与现 代化，2006(6)：82—84． 【51余江南，李洪林，等．基于 RTU技术的计量站远程监控系统 lJ1．自动化仪表，2008，29(5)：7 1—72． [61李蒙蒙，曹玉香，等．GPRS在 SCADA系统和地理信息系统 中的应用『J1．制造业 自动化，2009，3 1(9)：203—205． [7]苏昆哲．深入浅出西门子 WinCC V6【M】．2版．北京：北京航 空航天大学出版社，2005． [81西 门子 公司．GPRS／GSM调制解 调器 SINAUT MD720—3系 9 顺 德 职 业 技 术 学 院 学 报 第 9卷 统手册【K]．北京：西门子(中国)有限公司自动化与驱动集 团。2006． 【9I文龙，张自辉，胡开胜，等．SQL Server 2000应用开发技术指 南【M】．北京：清华大学出版社，2001：5． 【10】陈峰棋，俞彬．深入浅出ASP．NET程序设计[M】．北京 ：中国 水利水电出版社，2004：i． SCADA System of Information Dispatching based on GPRS CAI Yong——chang (Department of Electronic&Information Engineering，Shunde Polytechnic，Foshan Guangdong 528333．China) Abstract：In the light of the developing experience of the water supply dispatching system of a waterworks engineering project，this paper aims to int rodnee a design scheme for the data monitoring and information management system based on wireless communication．Based on GPRS，data remote transmission was realized by adopting SINAUT MICRO SC and SINAUT MD720—3．By applying Microsoft Net technology，and based on the combined B／S& C／S network system． data sharing and issuing was realized． Besides，this paper also introduces in some detail the hardware structure，configuration& Choosing ， and software design of the dispatching center．The system is found to be reliable，stable，and easy to construct and expand．Thus，it has been successfully applied． key words：information dispatching system；wireless communication；B／S& C／S；SINAUT MD720—3 【责任编辑 ：钟艳华】 l幺 环 ! ! !铈 ! ! ! !纫 f上接 6页) 以在目前的技术条件下具有较高的实际应用价值。 参考文献： 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Technical College，Jieyang Guangdong 522051，China) Abstract：This paper puts forward the improved variable step hill-climbing algorithm according to output features of solar energy PV battery and traditional hill—climbing algorithm．The experiment which uses Boost eonve~er as main circuit．PIC MCU as control core of MPPT controller，and circuit simulation by Proteus software demonstrates that the controller achieves the expected purpose of tracing，and the improved hill-climbing algorithm is feasible and practica1． Key words ：PV battery；MPPT；improved method of hill—climbing；MCU；simulation 【责任编辑 ：钟艳华】 1O