高速公路智能控制柜升级系统设计

分类：解决方案日期：2011-09-19 00:00:00 来源：西部工控网

1 引言

　　城际和地理远程监控系统gsm方案可充分利用国内移动运营商现有的公众通讯网络。gsm网络抗干扰性好，性能稳定，通信距离远，双向数据传送运营费用低适合信息量不是很大以及数据传输实时性要求不是很高的场合，为各种远程监控提供了一个全新的的通信平台。目前，随着无线网络的应用领域越来越广，它的价格也是一般单位所能接受的，只需一次性投资，省去了许多后顾之忧。可以说现在的无线网络在性能、距离、价格上完全可以和有线网相媲美，甚至在某些方面超过有线网络。

　　本文以某高速公路照明监控为例论述远程监控的gms升级解决方案。

2 高速公路照明监控升级

高速公路照明监控线路上一共分布有32台智能柜，其中，北绕城高速公路分布有14台，东绕城高速公路分布有13台，机场有5台。在智能柜升级系统中，要求将这32台智能柜所控照明回路与主控室建立通信连接，在主控室能遥控开关灯，并把灯的状态传送给主控室。

经分析，32台智能柜分布较为分散，并且部分智能柜距主控室较远，最远处达四十多公里。在这种情况下，如果监控系统采取有线方式，必将极大增加工程量，而且也需要相当大的投资，所以选择无线方式传输是理想选择。无线传输又有数传电台和利用gsm网络两种方法，由于距离较远，数传电台必须要有足够大的功率才能保证网络通信的稳定性和可靠性，这就增加了系统升级的成本，而且因为电台功率的增大使电台重量及体积都有所增加，不便于安装；而如果采取gsm方案，不但不用铺设电缆，节省了大量资金，也不会因为距离太远而导致额外的成本，利用国内移动运营商的gsm网络进行无线数据传输是系统设计思想。

3 设备选型

西门子自动化产品种类丰富、质量过硬、售后服务完善，能为各个行业和不同场合提供不同的解决方案，深受市场好评。在本系统中，采用西门子的产品来完成现分布式远程无线监控系统的构建。本项目系统设计所需要的设备主要由西门子simatic s7-200 系列plc和gprs传输模块组成，如表1所示。

表1 设备选型

　　本系统由s7-200 plc、md720-3 gprs调制解调器、天线和gprs通讯管理软件sinaut micro sc(集成opc server)、wincc等组成，实现s7-200 plc的gprs(gsm移动无线网络)无线连接。主要特点如下：①系统完整：该系统包括gprs调制解调器md 720-3，通讯软件sinaut micro sc和天线等。sinaut micro sc软件集成有opc服务器，可透明提供远程站的所有过程数据，并可在中央站进行分析。②开放透明：所有远程站都具有远程服务功能，可通过短信自动向服务人员提供信息。成熟可靠：借助于调制解调器，可在全球范围内使用经由gprs网络的gsm移动服务。③高性价比：使用sinaut micro sc软件，可经济地实现所有子站与主站间的双向数据传输。④运行优化：gprs和因特网有效地缩短了数据传输时间，持续在线，并且仅依据传送数据量收费。

4 远程无线监控系统网络搭建

　　远程无线监控系统主要由中央工作站(central station)、远程工作站(remote station)、无线传输(gsm)三部分组成，见图1所示。

图1 远程无线监控系统网络示意图

　远程工作站主要包括s7-200 plc、gprs无线传输模块md720-3和天线ant794-4mr。其中，s7-200 plc用于替代天文钟，控制智能柜的照明回路，并能根据软件编程，通过md720-3向处于gsm网络中的sms接收站发送短信；无线传输模块md720-3是s7-200 plc理想的gprs通信模块，用于plc部分与gprs网络的对接，plc与md720-3之间通过pc/ppi电缆进行连接。在本系统中，每个智能柜设一个远程工作站，一共32个远程工作站。远程工作站的配置情况参见图2所示。

图2 远程工作站配置情况

　　中央工作站设于主控室，工作站上装有sinaut micro sc路由软件和wincc监控软件，通过internet与gsm/gprs网相连接，可以对远程照明回路进行监控，并能进行照明回路的报警。sinaut micro sc路由软件集成了opc server，可以建立多达256个simatic s7-200站点与控制中心的连接，wincc作为opc client以opc的方式同sinaut micro sc路由软件传输数据，并将这些数据在监控画面上以一定的方式显示出来。参见图3所示。

图3 wincc与s7-200之间无线通信示意图

5 通讯系统设计
　　
　　5.1 通过 gprs/gsm 网络进行通讯

　　(1)连接 s7-200——micro sc opc 路由软件：通过gsm/gprs 可将最多 256 台远程 s7-200 控制器连接到中心的sinaut micro sc opc 路由软件。在此 s7-200 控制器将被 gsm/gprs 调制解调器 sinaut md720-3 连接到gsm/gprs 无线网络。带有 opc 路由软件 sinaut micro sc 的计算机通过 internet 与 gsm/gprs 网相连接。opc 客户端可以访问 opc 路由软件 sinaut micro sc 的 opc 服务器，以便同远程控制器进行数据交换。参见图4所示。

图4 s7-200同sinaut micro sc路由软件的gprs通讯

　　(2)s7-200互联：通过sinaut micro sc路由软件也可以在连接的s7-200控制器之间进行交换。为此，首先要将控制器数据发送到sinaut micro sc路由软件，再由路由软件将数据继续传送给指定地址的控制器。参见图5所示。

图5 s7-200 同带有 sinaut micro sc 路由软件的 s7-200 的 gprs 通讯

5.2 通过sms进行通讯

　　文本信息(sms)——s7-200 sms接收站：通过sinaut md720-3 gsm/gprs调制解调器，s7-200控制器能够向任意能接收sms文本信息的装置发送sms。在传送sms时，同sinaut micro sc之间已存在的gprs连接会中断。参见图6所示。

图6 通过 sinaut md720-3 发送 sms

　　5.3 通过gsm数据通话进行远程通话

　　用一个调制解调器(模拟、isdn、gsm)能在一台作为配置计算机的pc与sinaut md720-3之间建立数据连接。为了避免接收到不希望的呼叫，sinaut md720-3只接受事先已登记的通信号码的呼叫(clip)。与clip相适应，呼入的通话会与sinaut md720-3的内部服务界面或与相连控制器建立连接。

　　(1)gsm数据通话s7-200——配置计算机：呼叫相连接的控制器时，该控制器会切换到ppi模式，并可以进行软件更新。参见图7所示。

图7 通过gsm数据通话对s7-200进行远程配置

　　(2)gsm数据通话sinaut md720-3(服务-运行)——配置计算机：必须建立到sinaut md720-3服务界面的通话，以作为ppp连接。这样就可以通过ftp协议执行新的软件。参见图8所示。

图8 通过 gsm 数据通话对 sinaut md720-3 进行远程配置

　　5.4 编程设计

　　为了通过gprs进行无线通讯，要将s7-200控制器连接到gsm/gprs调制解调器sinaut md720-3上，gsm/gprs调制解调器由s7-200的程序模块配置并控制。s7-200 plc的编程软件是step7-micro win，它的程序库提供以下模块，用于进行gprs通讯。

　　(1)wdc_init(wdc_初始化)：该模块会初始化gprs程序库、plc串行接口和gprs调制解调器。

　　(2)wdc_send(wdc_发送)：该模块用于执行发送任务，在发送任务范围内可以将应用数据块通过指定的起始指针和长度发送到远程工作站或opc服务器。

　　(3)wdc_receive(wdc_接收)：该程序模块用于处理收到的数据，收到的数据会直接复制到指定地址。数据接收通过data_start 和 data_length信号来传递给应用程序。

　　(4)wdc_control(wdc_控制)：该模块控制plc的通讯模式(ppi或自由端口)。

6 结束语

　　高速公路照明智能控制柜升级项目，实现了现地控制和中央集中控制的信息交互，满足了高速公路智能照明回路的集中控制，达到了预期的目标。