一种基于组态王与plc的无线远程水质多参数测控系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水环境远程监测技术和工业通信领域，特别涉及一种利用PLC和GPRS-DTU来与上位机组态王远程监控技术。
【背景技术】
[0002]农业是我国国民经济的基础，农业生产力的发展水平决定我国农业生产效率的高低，而我国的农业自动化水平还不高，因此必须提高农业自动化水平。20世纪70年代以来，水产养殖业迅速发展，在水产业中的比重快速增长。世界水产养殖业以亚洲一些国家最为发达，其中中国位列其中。统计数据显示，2012年我国淡水养殖面积5907.48千公顷，占水产养殖总面积的73.04%。2014-2017年我国淡水鱼产量将持续增长。预计2014-2018年中国淡水鱼产量的年增长率不会低于5%。我国水产科研技术的不断深入对水质各参数的连续实时监测提出了更高的要求。因此，设计实现一种可靠稳定的无线水质监控系统意义重大。
[0003]组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。组态王kingvieW6.55是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向低端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。无人值守、远程监控数据采集系统在工业监控系统中有着重要的意义。
[0004]本专利采用PLC作为控制模块，GPRS-DTU对PLC收集到的数据信息通过Comway协议与上位机组态王进行信息交互。此系统不受环境与场地等条件限制，可对水质参数进行实时远程监控、数据库存储、WEB发布、实时报警。实时指导水产养殖业规避风险，为渔户带来高额利润，具有很大的实用价值。
【发明内容】
[0005]本发明针对当前水产养殖监控系统的不稳定、有线通讯的不足、无线通讯稳定性受限于DNS服务器，提供了一种以工业可编程逻辑控制器(S7-200PLC，以下简称PLC)作为控制模块，Comway服务器作为数据收发中转站，GPRS-DTU模块作为数据发送接收终端，组态王作为上位机的监控系统。该系统无需固定IP，稳定性不受限于DNS服务器，可实现水产养殖全过程的实时报警、实时监控、历史数据存储、WEB发布。该系统帮助渔户规避风险，为渔业户主带来极大的利润，具有很强的实用价值。
[0006]本发明通过以下技术方案予以实现:
[0007]一种基于组态王与PLC的无线远程水质多参数测控系统，包括传感器组、调理电路模块、现场控制模块、GPRS-DTU通讯模块、远程监控模块、MM440变频器；
[0008]所述传感器组分别采集水质的PH值、温度、溶解氧数据，并将数据发送给调理电路模块输入端，所述调理电路模块用于检测传感器组输入值；所述调理电路模块输出端通过接口电路连接现场控制模块模拟量输入口，所述现场控制模块由PLC200 224XP和EM231模块组成，所述PLC200 224XP自带两路RS485 口，一路用于和TD400C文本显示器连接通讯，另一路RS485 口轮询复用分别用于和GPRS-DTU通讯模块、MM440变频器连接通讯；所述GPRS-DTU通讯模块无线连接远程监控模块，所述远程监控模块用来显示数据、控制现场MM440变频器、数据库存储、WEB发布以及实时报警。
[0009]进一步，所述GPRS-DTU通讯模块用于现场控制模块和远程模块的数据通讯，采用天同诚业的WG-8010，其自带一路RS485 口，并且自带有多种传输协议。
[0010]进一步，所述GPRS-DTU通讯模块采用Comway传输协议，用于将西门子PLC200与上位机组态王进行无线传输数据，实现PLC与组态王的无线双向监控。
[0011]进一步，所述MM440变频器和增氧泵连接，用于控制增氧泵实现水质增氧。
[0012]进一步，所述远程监控模块为两台PC机，第一台PC机包括上位机和下位机，上位机采用组态王6.55软件，下位机采用西门子的STEP7软件，上位机和下位机采用主从的问答方式互联；第二台PC机作为客户机和第一台PC机相连，用于上网访问网址，同样也能监控现场情况。
[0013]本发明的方法的技术方案为:
[0014]一种基于组态王与PLC的无线远程水质多参数测控方法，包括如下步骤:
[0015]步骤1，PLC200 224XP通过调理电路采集传感器组信号，并转为实际PH值、温度值、溶解氧值；
[0016]步骤2，PLC200 224XP的串口 PortO 口连接GPRS-DTU模块和MM440变频器，其内部通讯模式采用轮询复用，PortO 口在不同时刻，一方面把采集数据发送给GPRS-DTU模块，另一方面通过USS协议控制MM440变频器，从而控制增氧泵，串口 Portl连接TD400C文本显示器，实时显示实际值；
[0017]步骤3，GPRS-DTU模块通过Comway协议，把数据通过Internet发送给Comway数据中转服务器，第一台PC机通过无线串口软件接收数据，并且在第一台PC机上映射出虚拟串口，上位机组态王通过虚拟串口接收数据，从而监控实时数据，数据库存储与WEB发布，WEB发布后远端另外的第二台PC机只要上网访问网址，同样也能监控现场情况；
[0018]步骤4，上位机组态王通过变量间的连接，同样可以通过Internet逆向发送指令入PLC200 224XP，从而控制MM440变频器和增氧泵，实现PLC与上位机组态王的无线双向监控。
[0019]根据上述技术方案得到的本发明具有如下优点:
[0020]1.克服传统的有线串口与上位机通讯，实现远程上位机实时监控。
[0021]2.无线传感网络采用普遍的2.4GHz全球公开免费频段，可减少外界其它设备干扰。
[0022]3.不需要固定IP，无需域名解析器，稳定性不会受限于DNS服务器，无任何附加的费用。
[0023]4.以PLC作为现场控制模块，能适应各种环境，稳定可靠。
[0024]5.对MM440变频器的控制，利用西门子的USS协议，采用轮询复用RS485串口通讯减少其它设备费用。
[0025]6.利用组态王专业的工控监控软件，实现与ACCESS数据库的链接，而且IE浏览客户端可以获得与组态王运行系统相同的监控画面，IE客户端与Web服务器保持高效的数据同步，通过网络您可以在任何地方获得与Web服务器上相同的画面和数据显示、报表显示、报警显示等。
【附图说明】
[0026]图1是本发明系统的总体硬件结构图；
[0027]图2是PLC主流程图；
[0028]图3是上位机发送写数据格式；
[0029]图4是上位机发送读数据格式；
[0030]图5是PLC通讯流程图；
[0031]图6是上位机软件主要窗口框图；
[0032]图7是组态王监控登录画面；
[0033]图8是界面选择画面；
[0034]图9是3号站实时监控画面；
[0035]图10是2号和3号站历史趋势图；
[0036]图11是组态王数据库；
[0037]图12是组态王WEB发布。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图进一步说明本发明的【具体实施方式】。
[0039]本发明基于组态王与PLC的无线远程多参数测控系统如图1所示，本集散监控系统是由第一台PC机作为上位机(即上位机组态王)，另外第二台PC机作为客户机进行网页访问，多个GPRS-DTU无线通讯模块(天同诚业WG-8010)，多台TD400C文本显示器，多台西门子S7-224XP和EM231模拟量模块，其中PLC自带两路模拟量输入和一路电压输出或一路电流输出作为下位机。如2号站下位机对水温、PH值、溶解氧进行检测(本实验检测水温与溶解氧)，由传感器组采集模拟量信号再由调理电路转换为PLC适合的电压或电流，由S7-224XP自带的A/D模块进行数字量转换再对数字量进行编程处理。PLC的PORTO 口(RS485 口)轮询复用，一方面发送数据给GPRS-DTU，同时PORTO 口又与MM440变频器采用USS协议进行通讯控制，而PORTl 口连接TD400C(1号站)。GPRS-DTU发送数据到Comway数据中转服务器，通过INTERNET发送到PC机的虚拟串口中组态王进行数据接收。上位机完成实时数据趋势图，历史数据的显示，并且进行链接数据库存储、打印、WEB发布。同样上位机组态王根据数据变化做出相应的动作，通过INTERNET发送数据到Comway数据中转服务器，再发送到GPRS-DTU中，由RS485串口传送数据到PLC，PLC控制变频器与增氧泵的起停，下面以I号TD400C、2号PLC站、3号PLC站、4号TD400C站为例。
[0040]第一台PC机的系统软件包括上位机软件、GPRS通讯模块配置软件、Comway无线串口软件、下位机软件。上位机米用组态王6.55软件编与，其主要功能是:米集各站点的温度，并实时的由趋势图显示、历史记录显示。设置温度的上下限，来触发