GSM和PLC的分布式远程监控系统的实现

一．引言

　　SMS 短消息服务业务作为GSM网络的一种基本业务，已得到越来越多的系统运营商和系统开发商的

　　重视。目前，GSM、CDMA、TDMA 等移动网络都支持SMS，这使SMS 成为一项非常普及的移动数据业务，基于这种业务的各种应用也蓬勃发展起来，如资讯服务、商务娱乐、远程监控等。SMS 可以实现全国漫游，同时它克服了传统专网通信系统建网周期长、投资大、维护费高、用户数量有限的缺点，如果用户使用STK 加密卡，还可实现点对点的保密通信。利用GSM 短信息系统进行的双向数据传送运营费用低、性能稳定，为各种远程监控提供了一个全新的的通信平台。

　　由于PLC 适合工业企业对自动化系统高可靠性的要求，长期以来，PLC 始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制系统提供了先进、可靠的应用案例。另一方面，PLC 还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击。开放式通信网络技术的应用首当其冲，一些PLC 厂商在基于现场总线、internet 及移动通信的PLC 网络互连功能的开发方面已有所突破。

　　本文设计的分布式远程无线监控系统，现场测控采用以色列UNITRONICS 公司具有SMS 功能的M90型PLC，远程无线传输途径选用性能稳定的GSM 公用网络，传输模式采用成熟的SMS 短消息方式，以PLC 现场站定时自动上传到监控中心的数据为主信息流，同时设有监控服务器适时呼叫指定参数和手机加密移动查询功能，从而形成集中与移动方式结合的完整的远程监控应用方案，实践证明该系统功能完备、性能可靠、规模配置灵活、性价比高。

二．系统硬件配置及工作原理

　　该系统由一个集中监控中心、多个PLC 现场监控站和GSM 网络组成。

　　2． 1GSM 传输站

　　GSM 传输站由GSM MODEM、SIM 卡、RS232连接电缆、直流电源和外接天线组成。每一个传输站可很方便的接入GSM 公网。GSM MODEM 集成了使用西门子TC35的GSM 信道单元、信令转换单元、电平转换单元。在应用中，现场PLC 测控站和监控服务器通过RS232接口连接到内插GSM 手机通用的SIM 卡的 GSM MODEM 来发送和接收GSM 短消息，完成远程数据交换功能。DC24V 的直流电源用于现场的GSM 传输站是比较方便的，监控中心的GSM 传输站可选常用5V 变压器。

　　2．2现场测控站

　　一个PLC 现场测控站由各种现场传感器和一台M90 PLC 组成，每一台PLC 分别配置一个GSM 传输站。

　　现场传感器如流量计、液位计监测到数据以0-5V 获4-20mA 的标准模拟信号形式输入PLC，现场设备状态与开关控制信号接入PLC 的数字I/O 端，由PLC 就可独立的实现传统的现场控制。由于M90-PLC 自身具有很强的通信功能包括CAN 总线、基于PSTN 的串口远程通信，更别具特色的是它基于串口的SMS 短信收发功能。按照监控系统的要求，M90-PLC 可以将设备工况与产量信息通过GSM 传输站以短信的形式发送给监控中心，并接收监控中心或授权的手机的操作命令短消息，进行现场参数设定和设备控制。

2．3监控中心

　　监控中心主要由监控服务器和打印机等办公设备组成。根据用户的安全性要求，监控中心的服务器可以为 一台高性能PC 机或工业用的高可靠性的工控机，还可以配置两台互为冗余的服务器。每个服务器通过RS232接口连接到一个GSM 传输站，实现24小时在线的实时监控，并可通过打印机输出报表，或进行大屏幕的动态监控。

　　系统结构图如图1所示。

　　本监控系统以PLC 现场站定时自动上传到监控中心的数据为主信息流，同时设有手动适时呼叫指定参数的功能，并配有手机加密移动查询与自动告警功能，形成完整的信息传递模式。监控中心将分散在各地的各个测控站的数据分类整理，并存入数据库中。如果现场出现了告警信息，现场测控站通过GSM 传输站同时发送告警信息到监控中心和值班人员的手机上；监控中心对告警信息进行统计和分析，并及时通知相关责任人，还可以根据险情启动应急预案，包括现场设备的远程启停控制。当告警排除后，现场测控站同样发送告警排除通知短消息到监控中心，监控中心就可以恢复正常的数据采集与状态报告了。

三．系统软件设计

　　3．1 下位机软件设计

　　下位机即M90-PLC 测控站的编程是通过使用安装在计算机内的Unitronics 的U90编程软件来实现的。

　　Unitronics’ 软件工具遵从IEC 113.1 标准，并提供了可视化的集成开发环境。除了具有传统PLC 的助记符和梯形图等控制软件编程功能外，还提供了各种功能模块，包括各种通信功能选择、通信参数设置、短信息内容编辑、1K 内容的现场数据库以及可以具体到某年、某月、某日、某个时间段的多种定时器等，允许我们用更多有效的方法去执行各种各样的功能。这样可以很方便的实现监控系统的下位软件编制，并有利于缩短开发周期和节省程序容量。

　　M90的编程步骤：

　　（1）接着按照现场控制要求通过的PLC 通用的梯形图方式，实现开关量和标准模拟输入监测与控制。

　　（2）按照监控的需要，通过集成开发工具提供的SMS 窗口，实现固定的短消息的编辑与GSM 通信设置；

　　（3）将代表某个的短消息的内部继电器接入到梯形图中，在满足设定的逻辑条件时，通过触发特有的S 与R 触点，实现短消息的收发。