摘要：通常在許多控制系統(tǒng)中,有部分被控設(shè)備需要遙測遙控.但往往不便于鋪設(shè)電纜和光纖（如：山坡、河流、城市建筑等擋住鋪設(shè)電纜的路徑），此時，PLC控制系統(tǒng)通過無線遙測遙控就顯得尤為重要。該系統(tǒng)硬件主要由一塊OMRON CP1H-XA40DT-D型PLC、兩塊捷麥無線數(shù)傳模塊、一塊研華ADAM4050亞當模塊及一塊研華ADAM4017亞當模塊組成。采用OMRON電氣公司開發(fā)的與PLC相配套的CX—Programmer7.1編程軟件來編寫研華模塊的指令程序和水塔、清水池的控制程序。用捷麥的測試軟件對無線數(shù)傳模塊進行參數(shù)設(shè)置。采用美國wonderware公司的InTouch組態(tài)軟件編制整個工藝流程的設(shè)備狀態(tài)，達到的參數(shù)實時監(jiān)控。該系統(tǒng)有友好的人機控制界面，簡單、實用、方便、可靠、性價比高。該系統(tǒng)通過了驗收鑒定，各項控制指標達到了預(yù)定要求，已在鐵路系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。 Abstract:Among many control systems, there are partial equipment controlled shall require remote measurement and remote control usually,but which is inconvenient to lay the cable or optical fiber （such as wiring route is blocked by hillslope, river or city building）. So it appears more important to execute wireless remote measurement and remote control by PLC at this time. The system mainly is composed by an OMRON CP1H-XA40DT-D PLC, two JAMMY wireless data transmission modules, an ADVANTECH ADAM4050 and an ADVANTECH ADAM4017. CX—Programmer7.1 matched with PLC and developed by OMRON Electric Company is adopted to compile the command procedure and control procedure of water tower and filter water basin for ADVANTECH module,JAMMY testing software is adopted to set parameters for wireless data transmission module as well as InTouch configuration software of America Wonderware Company is used to compile the equipment status of whole process flow, so as to real time monitor the parameters and human-computer control interface. The system is simple, practical, convenient and reliable, with high performance ratio, and has passed acceptance certification, its different control indexes have reached the desired requirements. The system is widelyapplied in railway system. 1.引言 （1）火車站給水系統(tǒng)概況和意義 傳統(tǒng)的車站加水方法并不能及時排除旅客在列車上的用水問題，不僅給旅客造成諸多不便，而且在運輸高峰時期給火車站的調(diào)度工作帶來了很大的負擔。基于PLC的列車給水監(jiān)測系統(tǒng)雖然能有效的核算列車用水量，完成各項控制功能，但是在某些偏遠的無人值守車站或者是不便于布線的偏遠地區(qū)，水源距離主控室又很遠，這種情況下要確保旅客列車的正常飲用水和生活用水，需要建立一套先進的中心自動控制系統(tǒng)，對分散的水源集中管理和調(diào)度。其核心方法就是通過PLC結(jié)合自動控制技術(shù)，計算機技術(shù)和無線通訊技術(shù)來進行無線遙測遙控。這套系統(tǒng)對于解決水資源的合理調(diào)配及火車站給水系統(tǒng)的智能化控制管理創(chuàng)造了便利的條件。 （2）應(yīng)用行業(yè)：鐵路、給水 （3）使用的產(chǎn)品：OMRON CP1H （4）應(yīng)用的主要的主要工藝點及要解決的主要問題：信號遠距離無線傳送、無協(xié)議通訊 2.系統(tǒng)方案 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 火車站給水系統(tǒng)分為三個部分：水源井控制部分，無線通訊部分和清水池部分。如圖1所示 2.2 水源井控制部分 水源井控制部分的硬件組成：液位傳感器、給水泵、一塊研華ADAM4050模塊、一塊研華ADAM4017模塊。研華ADAM4050模塊具有7通道數(shù)字量輸入和8通道數(shù)字量輸出，分別用于檢測泵的運行故障和控制泵的啟停。研華ADAM4017模塊將液位傳感器的液位信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，再轉(zhuǎn)化成工程量，以RS-485通訊協(xié)議進行通訊。 2.3 清水池控制部分 清水池附近設(shè)有主控室，協(xié)調(diào)泵站的運行，進行實地的監(jiān)測和調(diào)度。主控室部分的硬件組成：液位傳感器、OMRON CP1HXA40DT-D型PLC、一臺PC機。PLC與上位機以RS-232協(xié)議進行直接的通訊。 2.4 無線通訊 2.4.1捷麥DMD21M數(shù)傳模塊 無論是上位機傳給模塊還是模塊傳給上位機的數(shù)據(jù)都采用無格式傳送（透明傳送）。所謂透明數(shù)據(jù)傳輸是指：上位機與模塊進行信息交換的數(shù)據(jù)格式，沒有象指令字頭、結(jié)束符等數(shù)據(jù)包信息，只要上位機串口有數(shù)據(jù)輸出，模塊就把串口的數(shù)據(jù)以無線方式編碼發(fā)送；當接收模塊接收到發(fā)射模塊發(fā)送的的無線數(shù)據(jù)信號后進行解碼，把解碼后的數(shù)據(jù)按發(fā)送端的格式從串口輸出。也就是說模塊對使用者是開放的、透明的，且無需改變原有通信程序及連接方法。當模塊收到上位機的數(shù)據(jù)后,模塊先判斷收到的數(shù)據(jù)是命令還是發(fā)送數(shù)據(jù),若是命令則執(zhí)行相應(yīng)的命令，若是發(fā)送數(shù)據(jù)則先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)送到發(fā)送緩沖區(qū)，并同時將模塊的狀態(tài)由接收狀態(tài)轉(zhuǎn)換成發(fā)射狀態(tài)，然后啟動發(fā)送打包程序。發(fā)送打包程序的功能是將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)打成適合無線發(fā)送的數(shù)據(jù)包，并將一些控制信令動態(tài)地插入到數(shù)據(jù)包中。 在接收狀態(tài)下，接收機總是接收碼流中的同步信息，一旦收到同步信息立刻進行位同步，獲得位同步后進行碼同步，碼同步完成后接收數(shù)據(jù)及控制信息。收到數(shù)據(jù)后，按規(guī)定的串口幀格式傳送給上位機。需要注意的是，捷麥DMD21M數(shù)傳模塊的通信是半雙工的。即無線模塊發(fā)射數(shù)據(jù)時模塊不能接收數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)時模塊不能發(fā)射數(shù)據(jù)。因此在通信編程時應(yīng)將收發(fā)的時間錯開。 2.4.2 OMRON CP1H-XA40DT-D型PLC與研華模塊的無線通訊 OMRON CP1H PLC內(nèi)置模擬量輸入/輸出， 該模塊通過發(fā)出ASC碼格式的簡單命令，并以RS-232通訊協(xié)議與捷麥數(shù)傳模塊進行通訊。考慮到研華模塊的自定義協(xié)議，這里只能采取無協(xié)議通信。所謂無協(xié)議通訊，即不使用固定協(xié)議（協(xié)議）不經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、通過通信端口輸入輸出指令（TXD、RXD 指令）發(fā)送接收數(shù)據(jù)的功能。這種情況下，通過系統(tǒng)設(shè)定，將PLC串行端口的串行通信模式設(shè)為無協(xié)議通信。通過該無協(xié)議通信，PLC與帶有RS-232C 端口（或RS-422A/485 端口）的通用外部設(shè)備之間，按照TXD、RXD 指令進行單方地發(fā)送接收數(shù)據(jù)。 通過遠方的研華亞當模塊，將采集的水源井的液位和給水泵的運行狀態(tài)等測控信號按RS-485通訊協(xié)議，發(fā)送至捷麥的數(shù)傳模塊，數(shù)傳模塊將打包后的數(shù)據(jù)經(jīng)無線通道發(fā)送；本地主控室接收端的數(shù)傳模塊再將接收的數(shù)據(jù)和命令一并發(fā)送至PLC，PLC根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進行分析，完成各項邏輯控制，并將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送給PC機。整個過程不用架設(shè)任何通訊電纜。上位機與模塊間的通信是通過異步串口來完成的。在通信前串口的數(shù)據(jù)幀格式（8個數(shù)據(jù)位或9 個數(shù)據(jù)位）與速率應(yīng)與模塊的設(shè)置一致。 2.5 系統(tǒng)的主要設(shè)計原則 本站按無人值班來設(shè)計，初期為少人值班，待取得一定的運行經(jīng)驗后將逐步過渡到無人值班。 3.軟件 軟件設(shè)計需完成以下控制要求：先檢查水源井水位是否達到設(shè)定的下限液位。若已經(jīng)低于下限液位，則觸發(fā)報警信號；若處在正常液位，則檢查清水池液位。清水池液位未達到設(shè)定的液位上限時，才根據(jù)需要啟動給水泵工作；若高于設(shè)定的上限液位，則發(fā)出給水泵停止工作的指令。如圖2所示。 3.1 控制程序 采用OMRON電氣公司開發(fā)的與PLC相配套的CX—Programmer7.1編程軟件來編寫研華模塊的指令程序和水塔、清水池的控制程序。CX—Programmer7.1編程軟件是與OmronPLCs進行通訊和監(jiān)控的中介軟件，通過CX-Programmer 的的操作，可將CPU 單元內(nèi)的數(shù)據(jù)寫入到存儲盒，寫入的數(shù)據(jù)可逐個地指定。也可對存儲盒內(nèi)保存的數(shù)據(jù)及CPU 單元內(nèi)的數(shù)據(jù)進行核對。 3.2 參數(shù)設(shè)置 用捷麥的測試軟件對無線數(shù)傳模塊進行參數(shù)設(shè)置。利用測試軟件測試通信質(zhì)量，檢驗組網(wǎng)的可行性。 3.3 組態(tài)軟件 組態(tài)控制技術(shù)最大的特點就是從硬件設(shè)計到軟件開發(fā)都具有組態(tài)性，采用美國wonderware公司的InTouch組態(tài)軟件編制整個工藝流程的設(shè)備狀態(tài)，實時監(jiān)測和記錄給水泵的開、停、故障狀態(tài)記錄。該系統(tǒng)簡單、實用、方便、可靠、性價比高，可視化和圖形化的管理功能為管理和運行能夠提供了方便。通過了驗收鑒定，系統(tǒng)各項控制指標達到了預(yù)定要求。 3.4 OPC軟件 在該控制系統(tǒng)中，因子控制系統(tǒng)分散，并且采用不同廠家的設(shè)備和方案。所以要將這些子控制系統(tǒng)集成，并架構(gòu)統(tǒng)一的實時監(jiān)控系統(tǒng)。這樣的實時監(jiān)控系統(tǒng)需要解決分散子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享，各子系統(tǒng)需要統(tǒng)一協(xié)調(diào)相應(yīng)控制指令，再考慮到實時監(jiān)控系統(tǒng)往往需要升級和調(diào)整，就需要各子系統(tǒng)具備統(tǒng)一的開放接口。 OPC（OLE for Process Control） 規(guī)范正是這一思維的產(chǎn)物。OPC規(guī)范了接口函數(shù)，不管現(xiàn)場設(shè)備以何種形式存在，客戶都以統(tǒng)一的方式去訪問，從而保證軟件對客戶的透明性，使得用戶完全從低層的開發(fā)中脫離出來。通過OPC定義的開放接口，可以實現(xiàn)利用PC機上的組態(tài)軟件和模塊間數(shù)據(jù)交換，從而對被控設(shè)備的遙測遙控。 4.方案取得的效果和示范性 在本工程項目中可以實現(xiàn)點對點直線距離15000m的通訊要求，自試用運行以來，控制功能穩(wěn)定，設(shè)備運行良好在鐵路行業(yè)中的廣泛推廣具有良好的前景。 參考文獻 [1] SYSMAC CP系列CPIH CPU單元編程手冊 [2] D21DM/D21DH 無線數(shù)傳模塊使用說明V4.2 [3] 工業(yè)自動化解決方案產(chǎn)品選型目錄，研華科技 [4] COM和OPC技術(shù)在工業(yè)組態(tài)軟件中的應(yīng)用 [5] 邱曉榮,西鵬.淺談Intouch軟件包的應(yīng)用和開發(fā).選煤技術(shù),2000（2）