报警，而且由上位机操控无线写入PLC控制各个设备的状态，再由下位机响应回馈数据到组态王画面上。再由组态王链接数据库进行数据整理、分析，绘制各种曲线和报表。
[0041]Comway无线串口软件与GPRS-DTU配合使用，可以建立远端串口设备和用户计算机之间的无线通信信道。此信道是基于Comway Data-Server集群服务器系统，该系统永久提供无线数据通讯服务。
[0042]下位机采用西门子的STEP7软件，该软件采用西门子的STEP7-MiroWIN SP8语言编写。主要作用是:编写温度与溶解氧采集程序、组态王自由口通讯程序、USS通讯协议。PLC读取各个传感器的测量值，与其相应设定的上下限报警值比较，再根据内部USS协议控制MM440变频器控制各个设备的启动与停止的操作。将测量数据存入寄存器中，并且通过PPI协议与TD400C连接显示参数及控制设备的运行状态。
[0043]对GPRS-DTU通讯模块可使用其自带的配置软件，也可以使用AT语句对其进行配置。我们采用Comway协议配置，域名与端口是数据中转服务器的固定地址，无需用到固定IP地址，无需花生壳的动态域名，无需网关的端口映射。我们启用Windows自带的超级终端，建立新连接，用AT指令进行配置。
[0044]图2是PLC主流程图，为了优化系统软件程序的设计，整个下位机系统软件结构，采用自上而下的方法。主要包括:数据采集模块、数据处理模块、通讯协议模块、执行模块。亚控公司为实现组态王与德国西门子公司SIMATIC S7-200系列PLC之间的通讯而制定的串行通讯协议，采用主从的问答方式，上位机为主呼方，下位机为应答方。协议格式如图3和图4，最后一字节为校验字节，校验字节为前面所有字节的按位异或值。PLC接收到开始信号命令向外传输数据，以一问一答的形式进行数据交换。其中上位机发送读写数据格式为如图3与图4。下位机PLC通讯流程图如图5，其中2号站PLC地址为2，3号站PLC地址为3，PLC地址都存于寄存器VW8中，VBlOO存放接收缓冲区的首字节，VB200存放发送缓冲区的首字节，VD46存放指向接收缓冲区的指针，VD66存放指向发送缓冲区的指针。VW54存放发送数据按字节异或校验的次数，VD60存放发送缓冲区首指针。
[0045]如图6上位机软件主要窗口框图，系统主要由登录主窗口、2号与3号站选择界面、数据报表、2号监控画面、3号监控画面组成。登录主窗口设有登录信息，软件采用用户名加密码的形式进行管理。用户名有用户等级区分和安全区，为了避免外来操作人员对系统参数的不当操作引起系统的崩溃。2号与3号监控画面分别来自两个地方的养殖鱼塘，组态王监控来自PLC传输过来的温度与溶解氧，实时数据以趋势图和数据报表的形式显示在PC机上，并且保存下来，设定温度的上下限，当温度或溶解氧超过此范围时会触发报警画面。在历史趋势图中，可以查看历史温度与溶解氧变化，在汇总数据报表中可以查看2号与3号站的历史温度与溶解氧数据。在2号与3号监控画面中设有控制功能的按键，可以发出控制指令来控制设备的运行与停止。
[0046]图7-10为上位机组态王监控画面，通过组态王的运行可以动态的显示画面，实时采集数据，数据库存储如图11，又由组态王的WEB发布如图12，我们可以通过Internet无线远程多地进行监控操作，针对水产养殖多环境因子(温度、溶氧量等)的连续远距离自动集中监控，该系统经过实验室对比试验，取得了很好的效果。
[0047]本发明的的具体实施方法包括如下步骤:
[0048]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；
[0049]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；
[0050]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；
[0051]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。
[0052]应理解上述施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
【主权项】
1.一种基于组态王与PLC的无线远程水质多参数测控系统，其特征在于: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； 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。
2.根据权利要求1所述的基于组态王与PLC的无线远程水质多参数测控系统，其特征在于: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。
3.根据权利要求2所述的基于组态王与PLC的无线远程水质多参数测控系统，其特征在于:所述GPRS-DTU通讯模块采用Comway传输协议，用于将西门子PLC200 224XP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。
4.根据权利要求1所述的基于组态王与PLC的无线远程水质多参数测控系统，其特征在于: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。
5.根据权利要求1所述的基于组态王与PLC的无线远程水质多参数测控系统，其特征在于: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。
6.一种基于组态王与PLC的无线远程水质多参数测控方法，其特征在于，包括如下步骤: 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； 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； 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； 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。
【专利摘要】本发明公开了一种基于组态王与PLC的无线远程水质多参数测控系统及其方法，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；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，本发明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。无线传感网络采用普遍的2.46Hz全球公开免费频段，可减少外界其它设备干扰。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。
【IPC分类】G05B19-05
【公开号】CN104820395
【申请号】CN201510179240
【发明人】刘星桥, 徐晓峰, 林培星, 陈海磊, 曹毅超, 陈旭芳
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月15日