摘 要：本文簡要介紹了無人值守的換熱站系統的軟、硬件設計。此遠程監控系統采用無線通信，現場使用PLC做下位機，具有安全、經濟、自動化水平高的優點。 關鍵詞：無線通信;PLC;遠程監控 　　換熱站系統是為用戶采暖而設計的，它將鍋爐房供來的一次測高溫熱水，通過熱交換器換成二次測低溫熱水，再供往各個建筑物進行冬季采暖。目前換熱站大都采用人工監控，既浪費人力又存在事故隱患，并且各站之間難以統一調度，容易造成熱力失衡。 　　本系統是對河北省秦皇島港務局的八個傳統換熱站進行的改造工程。使用一臺計算機作為上位機，通過無線通信，對八個換熱站的工作狀態進行遠程監控?，F場采用OMRON公司的PLC進行數據采集、處理、工況監測、故障保護及事故報警。正常情況下，上位機的監控人員根據上傳數據可實時通過上位機對該站的水泵進行起?？刂?，實現換熱站的無人值守。 1 系統功能介紹 　　換熱站計算機監控系統按照功能可分為兩部分：上位機（監控中心）和下位機（本地PLC）。 　　1.1 上位機主要功能 　?。?）巡回檢測各換熱站及泵房的實時參數,包括各站每臺泵的工作狀態、過載狀態、泵電流，各站二次側回水壓力、出水壓力、回水溫度、出水溫度、水位等。 　?。?）接收和記錄下位機傳來的報警信號，包括電源掉電，火警，盜警信號。 　　（3）遠程開、關泵操作?？煞謩e對各站每臺泵單獨進行起、?？刂撇僮鳌? 　?。?）使用曲線圖、表格方式顯示實時數據和歷史數據以及表格打印。 　　1.2 下位機主要功能 　　（1）現場數據采集和處理，發出執行動作信號，與上位機交換信息。 　　（2）二次側回水溫度、出水溫度、回水壓力、出水壓力監測。 　?。?）二次側各泵電流的監測及電流超高、低限時自動停泵。 　?。?）二次側水位監測，超高、低限報警。 2 系統的構成 [align=center] 圖1 系統結構圖[/align] 　　本系統由作為上位機的計算機、無線數據傳輸模塊、天線、各種傳感器、和作為下位機的PLC構成上位機鏈接系統。上位機提供良好的人機界面，對全網進行監控和管理;下位機直接參與現場控制，通過各種傳感器采集實時參數以及發出控制命令。上位機和下位機之間通過無線數據傳輸設備進行無線通信。其硬件結構如圖1。 　　系統選用的PLC型號為C200HE_CPU42，內置上位機鏈接單元，安裝了數字量信號輸入單元ID212，數字量信號輸出單元OC224，模擬量信號輸入單元AD003和溫度傳感器單元TS102。 　　2.1 特殊I/O單元 　　特殊I/O單元AD003和TS102需要進行單元號的設置，以確定每一路模擬量輸入所占用的IR和DM區域。本系統中，模擬量輸入為9路，故需要兩個AD-003模塊，將其對應的單元號分別設為0和1，即分別分配給它們IR100～IR109和DM1000～DM1099，IR110～IR119和DM1100～DM1199。溫度輸入為2路，故選要一個TS102模塊，單元號設為2，分配給它IR100～IR109和DM1000～DM1099。 　　2.2 無線數據傳輸模塊 　　本系統采用無線數據傳輸模塊SA68D作為計算機與可編程序控制器的數據傳輸媒介。計算機（或PLC）和模塊之間的通信是通過RS-232異步串口來完成的，該模塊在本系統中只作數據傳輸使用，它與計算機和PLC接線為簡單的三線連接即可。 　　在本系統中，模塊以廣播的方式發送信息，而通過PLC上位機鏈接的幀格式中的節點號來判斷接收方和發送方。對于節點號不符的信息，將由PLC拒絕接收。 3 上位機鏈接通信 　　上位機鏈接通信用來在PLC和上位機之間傳送數據，使得上位機可以使用上位機鏈接命令監視PLC的運行狀態和數據區的內容。還可以使用TXD（—）指令將PLC數據區的數據傳送到上位機。 　　上位機鏈接通信是一種主從總線通信方式，以上位機作為工業局域網通信的主站，其它所有連入該網的PLC皆為從站。在本系統中，上位計算機監控各換熱站工作，各站獨立運行，彼此之間無數據交換，故在數據傳送方式上屬主從通信。 　　在主站與某一從站建立起聯系后，采用有應答方式進行通信，主站以命令幀形式發出命令，從站用響應幀應答。在命令幀或響應幀中包含著需要通信的數據，通過命令幀與響應幀的應答，就能使要交換的數據順利到達對方。 　　下面介紹命令幀與響應幀格式。 　　命令幀格式： 　　 　　響應幀格式： 　　 　　FCS校驗碼用于檢查傳送時是否存在數據錯誤。結束碼表示命令完成的狀態，若PLC正確執行了上位機下達的命令，則結束碼為00;若發生了錯誤，結束碼為非0。 4 系統軟件設計 　　本系統主要采用上位機輪詢方式進行通信，這種方式,一方面可避免通信總線發生數據沖突,另一方面可確保定時刷新監控主機中各PLC分機的實時數據。而對于PLC主動發出的報警信息，上位機采用中斷的方式實現通信。 　　上位機首先向PLC發出接收數據的指令，PLC接收到來自上位機的指令后，進行判斷，看其是否正確，如果正確，則向上位機傳送數據（包含首尾校驗字節）;否則，PLC拒絕向上位機傳送數據。上位機接收到PLC傳來的數據后也要進行判斷正確與否，如果正確，則接收，否則拒絕接收。 　　4.1 上位機程序 　　上位機使用VB編寫通信程序和建立數據庫。通信程序發出的命令幀格式要完全符合OMRON上位機鏈接的通信協議;對PLC發回的響應幀，上位機程序必須按其格式進行拆裝﹑識別，才能正確分離出交換數據及有用狀態信息。 　　使用VB的通信控件MSCOMM可以方便的初始化串口和通過串口接收、發送信息。圖2為上位機輪詢通信程序流程圖。 　　4.2 PLC編程 　　響應幀在PLC的上位機鏈接單元中自動生成，在PLC中無需用戶再編寫通信程序。故PLC編程主要解決的是現場的起、停實現;模擬量的數據處理;火警、盜警、電源掉電時，使用TXD命令主動上傳報警信號。 　　經A/D003模塊輸出的模擬量并不是實際值，需要根據具體情況對其進行數據處理，其流程如圖3（a）所示。圖3（b）為報警程序流程圖。需要注意的是，電源掉電信號是一個從1→0的跳變，而盜警信號是一個脈沖信號，一旦發生，需要將它們保持以得到長報警信號。 [align=center] 圖2 輪詢通信流程圖 （a） 模擬量處理流程圖 （b） 報警流程圖[/align] 結論 　　在本換熱站遠程監控系統設計中，主要 解決了兩個問題：一是PLC的就地實時監控，二是上位計算機與各站PLC的無線通信。系統結構簡潔，經濟可靠，可節省大量的人力，并可提高換熱站的安全運行水平。 　　經一年多的實際運行，本系統達到了預期設計要求，降低了熱力網的運行成本，取得了明顯的經濟效益。此外，本多點無線監控網絡還可以廣泛應用于許多不便由人現場值守的各種領域，有較好的應用前景。 參考文獻 　　[1]郭宗仁.可編程控制器及其通信網絡技術.北京：人民郵電出版社，1999：291-361 　　[2]邱公偉.可編程控制器網絡通信及應用.北京：清華大學出版社，2000：1-172 　　[3]范逸之，陳立元.Visual Basic 與RS-232串行通信控制.北京：清華大學出版社，2002：54-90 　　[4]溫賢發.Visual Basic 6 數據庫程序設計高手.北京：科學出版社，2001：226-264