试议在线基于PLC与GPRS无线通信在环保污水在线监测系统中运用生

论文导读：
摘要：我国大部分地区的企业产生的污水，其中部分企业虽安装有污水监控仪表，但安装的仪表没有上传到环保执法部门进行实时监控。为此建立了基于PLC与GPRS无线通信在环保污水在线监测系统中的应用。介绍了现场监测点的PLC控制系统，以及利用GPRS网络技术与远程监控中心进行远程通讯的方式，并对系统的结构、超级终端的设置方法。
关键词：PLC GPRS 远程通信 污水监测 超级终端 通信协议
1 前言
目前我国大部分地区都存在一定程度的水环境污染问题，由于环保部门人手不足造成监管不全面。随着信息科技的迅猛发展，环保在线监控系统很好解决环保部门人手不足及监管不全面等问题。为实现远程监控，控制中心与监测控点的数据实时通讯就显得至关重要。为此提出一种先进的在线监控方案，建立基于GPRS的PLC远程通信的环保污水在线监控系统（以下简称监控系统）：各监测点安装由台湾永宏FBS系列的PLC完成对现场数据的采集和设备的监控，通过GPRS与监控中心计算机建立可靠、稳定的通讯服务。
2 系统硬件组成及方案
该系统主要有3部分组成：现场监控点部分 （由PLC对各监控仪表及设备信号采集 ）、GPRS-DTU数据传输部分、系统控制中心。通过GPRS模块将数据发送到控制中心，详细系统结构示意图如图1 所示。
FBS-PLC通过通讯模块RS-232与GPRS完成通信，并将数据传输到GPRS网络，通过ADSL网络及以太网交换机将数据传输到服务器平台，最终监控电脑实现在线监控。PLC将采集到的数据发送给GPRS模块，其中FBS-PLC硬件部分自带20点I/O接口，扩展模块6路模拟量AD接口，I/O接口可以实现对企业设备状态进行相应的采集，AD接口实现对污水监测仪表的数据进行采集，PLC通过采集到的数据及监测值向GPRS模块发送数据，GPRS模块实时接收等。

2.1 现场监测点

现场监测点采用 FBS-PLC进行对企业设备的运行状态及仪表数据进行采集，并定时将数据发送给GPRS模块，发送的长度可根据实际长度进行设置，一般情况为128个字节，包括所有模拟量和开关量信息状态等。

2.2 GPRS数据传输部分

2.1 GPRS的配置

GPRS模块可以通过相应的软件进行参数配置。本系统采用北京天同诚业科技有限公司生的WG-8010系列的GPRS-DTU通信模块是通过超级终端进行配置的 （具体参数设置可根据厂家提供的技术设置文档 ）。在配置过程中，必须输入服务器的地址、端口号，通信波特率及协议方式等相关内容。设置完成后，将手机卡插入相应的位置后，GPRS模块可以实现和服务器的自动拔号及自动连接，并最终通信成功。

2.2 GPRS的工作流程

现场监测站采用GPRS无线方式，流量费采用包月制，包月制30元/月，流量不限，各个地区可能有所差别。GPRS-DTU通信模块通过RS-232接口与PLC连接，收到FBS-PLC发来的数据后，把这些数据发送到监控中心的数据库服务器中。

2.3 监控平台

控制平台接收现场监测点的数据，并对数据进行存贮、历史趋势分析，完成报表打印等任务；如果发现污水排放监测值超标，则系统发出预警提示，方便环保监督部门排查及时处理。

2.3.1 服务器及监控中心

服务器通过ADSL路由器经以太网交换机动态分配IP地址，目前大部分地区采用电信ADSL包月费用大概每月几百元左右，对于较大的监控平台需要100兆以上的网速，也可以交由电信部门托管，费用会相对较高。
3 系统软件设计

3.1 现地软件

现场软件由触摸屏显示界面，可以进行相应的参数设置，例如设定PLC站号等，并可以显示相应监测状态和实时监测数据，插入U盘并可以导出相应的历史数据记录功能。
PLC编程的方法通常有：顺序功能图、梯形图、语句表等，其中梯形图最直观易读，因此一般采用梯形图编程。在编程环境中将程序编制好后，下载到PLC中进行测试。经过测试成功后，可以将程序写入在PLC中。
监控中心软件和现场监控点的通讯方法为监控中心软件为上位机，现场监控点为现场机，监控中心软件接收PLC采集到的数据，如果接收数据正常，监控软件发送OK指令给现场机并作出响应，因此PLC程序只要将数据放在合适的寄存器中，在通讯方面不需要编论文导读：
写梯形图，只要设置通讯口参数，波特率、同位检查、停止位等与GPRS模块中一致即可。 此时PLC软件的编程和通讯设置已完成，等待监控中心摘自：学生论文www.7ctime.com
接收和写命令，并根据命令做出响应。

3.2 监控中心软件

监控中心软件采用VB编程。现场监测点GPRS终端采用TCP/IP方式登录后，在终端登录号码一栏中自动出现，终端登录号码也就是GPRS模块中SIM卡号（此处为 13250490848）。在发送栏，监控中心站按照GPRS设定的通信协议发送命令，就可以接收/写PLC寄存器的内容了，实现环保污水在线监测系统。
4 结语
该方案实现对企业污水排放质量的在线式监视、控制，与传统的全人工系统监测相比，提高了系统的实时性和准确性，大大减轻了环保部门执法的负担，提高了现代环保的自动化、信息化水平；该系统与传统单片机数据采集器相比，PLC数据采集具有更好的抗干扰性、数据传输安全性以及整机运行的稳定性。这种既经济又稳定的在线式监控方案将在更多领域的无线远程数据监控中得到更大范围的应用，为在环保部门执法可以提供相关的依据减少企业偷排等现场，可以更好地保护环境。
参考文献：
永宏.FBS系列PLC编程手册
张国德.PLC原理与应用.出版社：机械工业出版社.出版日期：2010-01-01
[3]北京天同.无线GPRS-WG-8010 DTU使用说明书.北京：北京天同诚业科技有限公司