基于PLC的GPRS路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要本文介紹了基于PLC的GPRS路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究設(shè)計(jì)方案，方案包括遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體框架介紹以及系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)兩個(gè)問題。路燈控制系統(tǒng)已經(jīng)越來越與人們的生活息息相關(guān)，本文結(jié)合現(xiàn)代檢測與控制技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于PLC的GPRS路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)實(shí)用方便、覆蓋面廣、運(yùn)行監(jiān)測和節(jié)電率測量，具有極大的實(shí)用性和推廣性。

【關(guān)鍵詞】路燈節(jié)能 遠(yuǎn)程監(jiān)控 PLC GPRS

1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要考慮以下四個(gè)原則：

（1）在了解監(jiān)控和對象的基礎(chǔ)上，明確任務(wù)和目的，分解目標(biāo)，提升可靠性，選擇可靠產(chǎn)品，硬件配置需合理。

（2）為方便實(shí)現(xiàn)不同地點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，系統(tǒng)構(gòu)成最好選擇網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)體系。

（3）選擇信號(hào)檢測方法需依據(jù)具體情況選擇?？紤]到軟件性能問題，要求所得到的數(shù)據(jù)總量滿足需求，但不可過大。

（4）對于故障檢測和信號(hào)處理方法，需要在保障診斷準(zhǔn)確的前提下盡可能減少計(jì)算量。

2 GPRS路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體框架（如圖1）

系統(tǒng)的GPRS模塊選用的是西門子公司的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊MC35i?？梢钥闯鲈撓到y(tǒng)結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：

（1）通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對路燈實(shí)行全程監(jiān)視以及診斷，實(shí)現(xiàn)集中管理和優(yōu)化控制。

（2）通過網(wǎng)絡(luò)連接模塊，實(shí)現(xiàn)分布監(jiān)測，統(tǒng)一管理，監(jiān)控同診斷網(wǎng)絡(luò)相連，便于保障生產(chǎn)企業(yè)CIMS的構(gòu)成。

（3）系統(tǒng)擁有較強(qiáng)的自身診斷、維護(hù)以及恢復(fù)能力，并且由于使用了層次化結(jié)構(gòu)形式，因此不會(huì)出現(xiàn)單個(gè)模塊失效而影響到整個(gè)模塊的狀況。

3 基于PLC的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 監(jiān)控中心上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

監(jiān)控中心上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)采用亞控公司的組態(tài)王工控軟件，上位機(jī)界面包括有主畫面、實(shí)時(shí)曲線、報(bào)警記錄、歷史曲線、權(quán)限管理五個(gè)畫面。為完成監(jiān)控系統(tǒng)要求，上位機(jī)的主要任務(wù)是實(shí)時(shí)監(jiān)測以及發(fā)現(xiàn)故障迅速啟動(dòng)報(bào)警功能等。通信終端軟件包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送、參數(shù)設(shè)置等，以界面的形式進(jìn)行操作。

上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要界面功能如下：

（1）主畫面：設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)設(shè)置、時(shí)間日期顯示等。

（2）實(shí)時(shí)曲線：各部分畫面展示詳細(xì)運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)的設(shè)置以及顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)運(yùn)行圖等。

（3）報(bào)警記錄：主要指變量報(bào)警時(shí)間、用戶登錄事件、操作事件等，包括報(bào)警類型、來源、時(shí)間等，以便于查看各設(shè)備運(yùn)行狀況，系統(tǒng)能自動(dòng)檢測到跳閘、電壓異常、供電故障和等突發(fā)事件。此外，上位機(jī)界面還包括趨勢分析、報(bào)表和畫面的打印以及Web發(fā)布功能等。如圖2為上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)界面。

3.2 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)

下位機(jī)程序設(shè)計(jì)是該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)核心。PLC的編程環(huán)境是step7，它使用的是模塊化設(shè)計(jì)的方法，為系統(tǒng)提供基本模塊。程序設(shè)計(jì)主體實(shí)現(xiàn)采集路燈電壓和電流信號(hào)以及故障管理，GPRS通訊中斷部分負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)響應(yīng)監(jiān)控軟件的通訊信息碼。編寫的程序以及數(shù)據(jù)都需要放置在相應(yīng)模塊中。在程序運(yùn)行的時(shí)候，數(shù)據(jù)和變量便存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)塊內(nèi)。下位機(jī)程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為主從模式。這種程序結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于簡單方面，且易于發(fā)現(xiàn)問題所在。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

本文的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)模擬2個(gè)路燈運(yùn)行情況。每個(gè)路燈的監(jiān)測數(shù)據(jù)包括平均電壓及平均電流、節(jié)電率。該系統(tǒng)分為手動(dòng)模式和自動(dòng)模式，當(dāng)系統(tǒng)工作在手動(dòng)模式時(shí)，可以根據(jù)檢測到路燈的電壓及電流值來任意調(diào)節(jié)路燈的亮度。當(dāng)系統(tǒng)工作在自動(dòng)模式時(shí)，根據(jù)光照強(qiáng)度，自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈的亮度。數(shù)據(jù)如表1所示。

5 結(jié)束語

本文在融合現(xiàn)代檢測技術(shù)、及一些必要的硬件基礎(chǔ)上，并且調(diào)研了實(shí)際路燈使用率基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了PLC的GPRS路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用無線數(shù)據(jù)傳輸模塊MC35i，抗干擾能力強(qiáng)的西門子S7-200PLC，上位機(jī)采用亞控公司的組態(tài)王工控軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了控制的實(shí)時(shí)性，為了提高數(shù)據(jù)傳送的安全性和穩(wěn)定性，采用了GPGS通訊。經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析，該設(shè)計(jì)不僅對路燈控制進(jìn)行了優(yōu)化，而且實(shí)現(xiàn)了節(jié)電節(jié)能和遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠具有很好的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

譚偉超（1986-），男。碩士研究生學(xué)歷。現(xiàn)供職于江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院。研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)。

作者單位

江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣東省江門市 529000