基于力控7.0的無土栽培GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張亞琴 趙 寬 郎文秀 齊維毅

（1.沈陽(yáng)師范大學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，遼寧 沈陽(yáng) 110034；2.沈陽(yáng)師范大學(xué) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110034）

近年來，綠色蔬菜工廠及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)觀光園逐漸出現(xiàn)。 作物的生產(chǎn)受到各種因素的影響， 其中種植環(huán)境中的室內(nèi)溫度、濕度、光照與營(yíng)養(yǎng)液等是主要的影響要素。傳統(tǒng)的人工控制方法難以達(dá)到科學(xué)合理種植的要求，由于無土栽培環(huán)境監(jiān)控的特殊性，需要傳輸現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)給管理者， 并把管理者的命令下達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行設(shè)備， 同時(shí)要求專家可隨時(shí)通過互聯(lián)網(wǎng)了解種植現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)狀況，為此設(shè)計(jì)了一套基于力控7.0 的無土栽培GPRS 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

1 監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離監(jiān)控采用GPRS 和PLC 相結(jié)合的系統(tǒng)模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室系統(tǒng)的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控。在溫室現(xiàn)場(chǎng)采用觸摸屏和PLC 相結(jié)合的模式，便于現(xiàn)場(chǎng)直接觀測(cè)、控制。 監(jiān)控系統(tǒng)傳感器部分可監(jiān)測(cè)種植環(huán)境中的室溫、濕度、營(yíng)養(yǎng)液EC 值和PH 值等。執(zhí)行器部分包括控制溫濕度及光照的相關(guān)設(shè)備，以及用于控制營(yíng)養(yǎng)液EC 值、PH 值的流量計(jì)及電磁閥，用于控制水泵、循環(huán)泵啟停的繼電器等。觸摸屏實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的啟?？刂啤⒉糠謪?shù)設(shè)置、主要數(shù)據(jù)顯示及實(shí)時(shí)報(bào)警。PLC 及擴(kuò)展模塊是控制系統(tǒng)的核心，通過控制模塊完成與GPRSDTU 的數(shù)據(jù)交互。 PLC（采集設(shè)備）定時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送給GPRSDTU，同時(shí)PLC 實(shí)時(shí)接收GPRSDTU發(fā)來的數(shù)據(jù)， 完成相應(yīng)控制功能，GPRSDTU 收到PLC 發(fā)來的數(shù)據(jù)后會(huì)立即轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)服務(wù)中心。

1.1 現(xiàn)場(chǎng)采集控制設(shè)備簡(jiǎn)介

PLC 采用西門子S7-200 系列的224XPCN， 具備兩路RS-485 通信接口，其中一個(gè)通信接口是與現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏相連接的，而另一個(gè)通信接口是用于數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳的， 采用MODBUS 協(xié)議通訊，符合設(shè)計(jì)需求。 該P(yáng)LC 還具備14 入/10 出的開關(guān)量I/O，2 入/1出的模擬量I/O，最大可擴(kuò)展168 點(diǎn)開關(guān)量、38 點(diǎn)模擬量。 模擬量擴(kuò)展模塊為EM235，有4 入/1 出的模擬量I/O。 觸摸屏采用西門子smart1000 觸摸屏，該觸摸屏準(zhǔn)確地提供了人機(jī)界面的標(biāo)準(zhǔn)功能，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，具備高性價(jià)比。 流量計(jì)采用霍爾流量計(jì)用于檢測(cè)營(yíng)養(yǎng)液母液及酸液的輸入量，當(dāng)液體通過轉(zhuǎn)子組件時(shí)，磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)并且轉(zhuǎn)速隨著流量的變化而變化， 霍爾傳感器輸出相應(yīng)脈沖信號(hào)，反饋給控制器，由控制器進(jìn)行調(diào)控。

1.2 GPRS 無線通信模塊

無線通信模塊采用的是深圳宏電的H7210DTU，H7200 無線DDN 通信系統(tǒng)為用戶提供高速、永遠(yuǎn)在線、透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶摂M專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。

DTU 配置采用宏電廠家提供的H7000 系列管理工具，本系統(tǒng)采用固定IP 地址，設(shè)置DSC 的IP 地址及端口號(hào)，與DSC 的通訊方式為UDP+DDP， 設(shè)置波特率，DTU 身份識(shí)別碼為移動(dòng)的手機(jī)號(hào)，需保證DTU、下位機(jī)、組態(tài)軟件三者的通信參數(shù)設(shè)置一致。

1.3 數(shù)據(jù)服務(wù)中心

采用力控公司的FonceControl7.0 組態(tài)軟件，使系統(tǒng)配置組態(tài)、控制點(diǎn)組態(tài)、工藝過程組態(tài)、報(bào)警報(bào)表和趨勢(shì)曲線等軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)模塊化。

力控軟件與DTU 的通訊配置，選擇“I/O 設(shè)備組態(tài)”，進(jìn)入IoManager。 選擇“MODBUS（RTU 串行口）”，進(jìn)行設(shè)備配置，通訊方式為網(wǎng)橋，設(shè)備廠家為宏電，端口號(hào)和終端ID 號(hào)設(shè)置與宏電DTU 設(shè)置一致。

2 組態(tài)監(jiān)控畫面

本設(shè)計(jì)采用力控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的監(jiān)控畫面，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控及對(duì)數(shù)據(jù)的采集處理，提供報(bào)警、報(bào)表、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、打印等功能模塊，不但能夠?qū)o土栽培工藝流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)畫面演示，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、查詢，而且能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行超限報(bào)警設(shè)置，顯示實(shí)時(shí)及歷史趨勢(shì)，提供用戶管理功能等。 遠(yuǎn)程監(jiān)控畫面如圖1 所示。

圖1 遠(yuǎn)程監(jiān)控畫面

3 結(jié)語(yǔ)

該遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)具有可擴(kuò)充性，支持采集終端、傳感器等規(guī)模數(shù)量的增加；系統(tǒng)具有較好的易維護(hù)性，可對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端執(zhí)行相應(yīng)的遠(yuǎn)程操作命令， 包括遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置與遠(yuǎn)程控制等；同時(shí)具有操作簡(jiǎn)易性，系統(tǒng)軟件功能完善，采用模塊化、圖形化設(shè)計(jì)，操作簡(jiǎn)單方便。 該遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能夠安全可靠、準(zhǔn)確實(shí)時(shí)、全面高效地將無土栽培環(huán)境信息展現(xiàn)給遠(yuǎn)程監(jiān)控人員。

[1]呂緒浩.KingSCADA 在鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技資訊，2014（9）：118-119.

[2]謝瑜，王章瑞，劉慧芳，等.天然氣田站控系統(tǒng)的模擬遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2011（4）：51-53.