[align=center]Force Control and SMS of GSM-based Supervisory and Controlling System for Water Supplied Station 李辰立1 、 卜慶華1 、 許迎澤2、韓俊2 （太原理工大學電氣工程學院1，太原 030024； 太原匯川電氣技術有限公司2 太原） LiChenLi1 、BuQingHua1、 XuYingZe 2、Hanjun2 （Taiyuan University of Technology Electrical Engineering Department 1 ,Taiyuan ,030024; Taiyuan Huichuan Electrical Technology CO.LTD 2） [/align] 摘要：通過對供水站系統現狀的研究，介紹了力控組態軟件在供水站監控系統的應用，重點介紹了系統硬件組成和軟件實現。本系統中，下位機水位變送器獲取水位相關信息，流量計獲取流量信息，上位機完成系統監控功能，由GSM網絡以SMS短信的方式完成上下位機數據的傳輸，在下位機達到監控的目的。利用力控組態軟件的數據組態，圖像組態等功能，為操作人員合理調度提供了可靠的、良好人機界面的技術保障。該系統經過實際運行的檢驗，完全達到設計要求。 關鍵字：力控組態 GSM短信模塊 遠程數據采集 供水站 Abstract :Through researching on current status of water supplied station ,the application of Force Control in remote supervisory and controlling system for flow and level of water supply is introduced .The composition and implementation of software were described emphatically .In this system ,the slave transducers obtain correlative information of water level and slave flowmeter obtain information of water flux and master device achieve the function of supervisory and control .By means of SMS of GSM ,the data transmission between the master and slave machines is realized and the aim of supervisory and control is achieved in the slave machines. This provided reliable technical guarantee and friendly HMI to operator for reasonable dispatching of water .The system has been put into operation all the function work well and the requirement of design has reached completely . Keywords : Force Control GSM model Remote data acquisition Water Supplied Station 0 引言 山西省是一個缺水的省份，但是廣大農村地區由于供水技術落后，現在還存在水資源浪費嚴重的現象。基于此問題，我們開發了基于GSM手機短信和力控組態軟件相結合的供水站監控系統，下面就以山西省晉城市某供水站監控系統為例說明軟件系統的開發思路和關鍵子程序，以及整個系統硬件配置。 1 供水站系統概況 [align=center] 圖1總流程圖 / Fig.1 Total Flow Chart[/align] 如圖1所示，一臺55KW深井泵從水源地深井中抽水，送到1＃和2＃蓄水池，2＃蓄水池出來后經過一臺45KW加壓泵加壓后送到3＃蓄水池，需要監控深井泵電壓，電流，1＃流量計流量，加壓泵電壓，電流，2＃流量計流量，3＃流量計流量，1＃，2＃，3＃蓄水池水位，并且能夠實現無人值守。控制要求如下：當1＃或者2＃蓄水池水位到達下限以后，深井泵自動啟動，當1＃和者2＃蓄水池水位都到達上限以后，深井泵自動停止，當3＃蓄水池水位在上限以下，并且2＃蓄水池水位在下限以上，加壓泵啟動，三個蓄水池互相間隔30KM。 2 供水站系統硬件組成和軟件實現 2.1供水站系統硬件組成 [align=center] 圖2 加壓站控制柜電氣原理圖[/align] 由于三個蓄水池距離比較遠，并且監控的數據量不大，對實時性要求不是特別嚴格，我們選擇了利用GSM網絡，通過發短信來傳輸數據。我們設計了五個控制柜，一是深井泵控制柜（電路原理圖如圖2所示），下位機選用了西門子S7200—214PLC，另外增加了EM231四路模擬量輸入擴展模塊，還有北京華榮匯GM100短信模塊，1＃和2＃流量計每流過0.1噸水都向西門子S7200—214 PLC發送一個脈沖，并且該PLC還能夠控制1＃和2＃電動閥開關；二是加壓泵控制柜，電氣原理圖與加壓站類似，下位機選用了西門子S7200—214PLC，另外增加了EM231四路模擬量輸入擴展模塊，還有北京華榮匯GM100短信模塊，3＃流量計每流過0.1噸水都向西門子S7200—222 PLC發送一個脈沖，并且該PLC還能夠控制3＃電動閥開關；三是1＃蓄水池控制柜，下位機選用了西門子S7200—214PLC，另外增加了EM231四路模擬量輸入擴展模塊，還有北京華榮匯GM100短信模塊，水位傳感變送器能夠監測到1＃蓄水池水位，并且把該信號進行初步處理，轉換為4——20mA 的標準電流控制信號送到EM231模擬量擴展模塊，2#和3＃蓄水池控制柜和1＃類似。在中控室上位機上運行北京三維力控Forcecontrol V6.0 通用監控組態軟件。 北京三維力控Forcecontrol V6.0， 擁有先進的網絡體系構架，支持B/S和C/S訪問方式，支持多層次網絡冗余及故障切換；提供多重冗余結構，支持IO設備冗余、網絡冗余、數據庫冗余等；設備通訊和力控網絡節點支持GPRS、CDMA等移動通訊功能；GSM手機短信報警管理系統方便管理報警信息。力控監控組態軟件內置區域實時數據庫，來完成數據處理，可實現累計、統計、控制、線形化、PID控 制、各種運算等多種功能。 北京華榮匯通信設備有限公司設計、生產的GSM Modem 內嵌高可靠性的GSM 引擎（GSM CellularEngine）和51 單片機系統（MCS51），標準串行接口和精簡的軟件接口協議將用戶從繁雜的GSM 通信準解析和調試中解脫出來，大大短產品開發周期。基于公網的數據傳輸具有通信范圍廣（GSM 網絡基本覆蓋全國），傳輸穩定可靠等特點。 2.2 供水站系統中控室力控組態軟件監控策略 2.2.1 通信功能 本監控系統所有數據都是中控室里的上位機通過GSM短信和五個控制柜的下位機PLC建立聯系，也就是說，上位機發出去的控制命令通過GSM短信傳送到下位機PLC，PLC根據短信內容做出判斷，然后執行上位機的命令，或者把監測到的各個數據通過短信發送到中控室里的上位機。具體可以如下實現，在力控實時數據庫里建立兩個點，比如TEXT和TEL，然后在數據連接時，TEXT.DESC和華容匯短信“貓”的手機短信內容連接，TEL.DESC和手機號碼連接，當力控運行時，TEXT內容只要改變，就發送到TEL號碼所對應的短信“貓”中。 2.2.2 通信協議 由于GSM手機短信在傳輸時是以16進制的ASCII碼傳輸的，所以我們首先要定義通信協議，在本系統中，我是這樣定義的： PLC發送到力控的短信格式如下： 開頭 站號 控制字 站狀態 泵閥狀態 1＃流量 水位 電流 電壓 2＃流量 結束字 57 ?24 ?? ? ? 0???? 0?? 0?? 0?? 0???? 2E 說明：？代表一個字節，短信內容都是16進制字。 力控發送到PLC的短信格式如下： 開頭 站號 控制字 57 ?24 ?? 說明：？代表一個字節，短信內容都是16進制字。 站狀態字節 7 6 5 4 3 2 1 0 0位：1＃自動為0，手動為1 1位：2＃自動為0，手動為1 泵閥狀態字 7 6 5 4 3 2 1 0 0位：3＃閥啟動為1，停止為0； 1位：2＃閥啟動為1，停止為0； 2位：1＃閥啟動為1，停止為0； 3位：45KW啟動為1，停止為0； 4位：55KW啟動為1，停止為0； 5位：45KW過載為1，正常為0； 6位：55KW過載為1，正常為0； 7位：45KW缺水為1，正常為0； 2.2.3 短信內容解析子程序 由于所有的數據都是通過短信來傳輸，所以解析短信內容就是本系統的關鍵點所在，也是本設計的創新點所在，下面就是解析短信內容的流程圖： [align=center] 圖3 力控解析短信內容子程序流程圖[/align] 2.3 下位機PLC程序 本供水站監控系統下位機利用西門子S7200系列PLC，具體如下，CPU222 八輸入六繼電器輸出型，另外擴展了EM231 四路模擬量輸入模塊，由于篇幅所限，只把流程圖列出，如圖4。 [align=center] 圖4 PLC 程序流程圖 / Fig.2 PLC Programme Flow Chart[/align] 3 結束語 利用Force Control V6.0 強大的數據組態功能，動畫顯示功能，報警管理功能以及數據報表功能等，結合本控制對象的特點：被控對象分散，監控數據量少，對實時性要求不是很嚴格，設計了基于GSM短信傳輸的遠程監控系統。本系統經過實際運行的檢驗，表明本設計思路正確，硬件合理，既滿足了系統控制要求，又最大限度地節省了硬件成本和運行成本，隨著社會主義新農村建設的深入，本系統將會有更廣泛的應用。 參考文獻： 1 楊書儀，文澤軍，姜升. 基于力控軟件的供水水壓流量遠程監控系統[J]. 自動化儀表，2007,28（6） :38－41 . 2 趙建 ，劉俊，楊明欣，等 基于GSM手機短信的無人值守自動抽水控制儀[J].微計算機信息，2006,26（10）:112-114 3 曾慶波,孫 華,周衛宏.組態監控軟件及其應用技術[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2005. 4 劉 立.水廠系統的研究[D].南京:河海大學碩士學位論文,2002. 5 王利強.組態軟件在給水管網運行管理中的應用技術研究[D].上海:同濟大學碩士學位論文,2004. 6 袁云龍.基于組態軟件的控制系統仿真實現[].自動化儀表,2006,27（5）:57-61. 7上海市建設委員會主編.50015-2003建筑給水排水設計規范[S].北京:中國計劃出版社,1998. 8 三維力控 ，力控6.0用戶手冊[M] .北京：三維力控技術有限公司，2006：10－15 9 華榮匯，產品手冊[M] .北京：華榮匯通信技術有限公司。 第一作者 李辰立，男，1984年生，2006年畢業于臨沂師范學院電氣工程及其自動化專業，獲工學學士學位，現為太原理工大學電機與電器專業在讀碩士研究生；主要從事變頻器的應用和組態軟件在現代工業中的應用等方面的研究。 聯系方式： 聯系作者：李辰立 地 址：山西省太原市迎澤西大街79號太原理工大學迎西校區3010信箱 郵 編：030024 E-mail: lchli001@163.com 電 話：13453469826