一．引言

SMS短消息服務(wù)業(yè)務(wù)作為GSM網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù)，已得到越來越多的系統(tǒng)運營商和系統(tǒng)開發(fā)商的

重視。目前，GSM、CDMA、TDMA等移動網(wǎng)絡(luò)都支持SMS，這使SMS成為一項非常普及的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，基于這種業(yè)務(wù)的各種應用也蓬勃發(fā)展起來，如資訊服務(wù)、商務(wù)娛樂、遠程監(jiān)控等。SMS可以實現(xiàn)全國漫游，同時它克服了傳統(tǒng)專網(wǎng)通信系統(tǒng)建網(wǎng)周期長、投資大、維護費高、用戶數(shù)量有限的缺點，如果用戶使用STK加密卡，還可實現(xiàn)點對點的保密通信。利用GSM短信息系統(tǒng)進行的雙向數(shù)據(jù)傳送運營費用低、性能穩(wěn)定，為各種遠程監(jiān)控提供了一個全新的的通信平臺。

由于PLC適合工業(yè)企業(yè)對自動化系統(tǒng)高可靠性的要求，長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制系統(tǒng)提供了先進、可靠的應用案例。另一方面，PLC還必須依靠其他新技術(shù)來面對市場份額逐漸縮小所帶來的沖擊。開放式通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應用首當其沖，一些PLC廠商在基于現(xiàn)場總線、internet及移動通信的PLC網(wǎng)絡(luò)互連功能的開發(fā)方面已有所突破。

本文設(shè)計的分布式遠程無線監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)場測控采用以色列UNITRONICS公司具有SMS功能的M90型PLC，遠程無線傳輸途徑選用性能穩(wěn)定的GSM公用網(wǎng)絡(luò)，傳輸模式采用成熟的SMS短消息方式，以PLC現(xiàn)場站定時自動上傳到監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)為主信息流，同時設(shè)有監(jiān)控服務(wù)器適時呼叫指定參數(shù)和手機加密移動查詢功能，從而形成集中與移動方式結(jié)合的完整的遠程監(jiān)控應用方案，實踐證明該系統(tǒng)功能完備、性能可靠、規(guī)模配置靈活、性價比高。

二．系統(tǒng)硬件配置及工作原理

該系統(tǒng)由一個集中監(jiān)控中心、多個PLC現(xiàn)場監(jiān)控站和GSM網(wǎng)絡(luò)組成。

2．1GSM傳輸站

GSM傳輸站由GSMMODEM、SIM卡、RS232連接電纜、直流電源和外接天線組成。每一個傳輸站可很方便的接入GSM公網(wǎng)。GSMMODEM集成了使用西門子TC35的GSM信道單元、信令轉(zhuǎn)換單元、電平轉(zhuǎn)換單元。在應用中，現(xiàn)場PLC測控站和監(jiān)控服務(wù)器通過RS232接口連接到內(nèi)插GSM手機通用的SIM卡的GSMMODEM來發(fā)送和接收GSM短消息，完成遠程數(shù)據(jù)交換功能。DC24V的直流電源用于現(xiàn)場的GSM傳輸站是比較方便的，監(jiān)控中心的GSM傳輸站可選常用5V變壓器。

2．2現(xiàn)場測控站

一個PLC現(xiàn)場測控站由各種現(xiàn)場傳感器和一臺M90PLC組成，每一臺PLC分別配置一個GSM傳輸站。

現(xiàn)場傳感器如流量計、液位計監(jiān)測到數(shù)據(jù)以0-5V獲4-20mA的標準模擬信號形式輸入PLC，現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)與開關(guān)控制信號接入PLC的數(shù)字I/O端，由PLC就可獨立的實現(xiàn)傳統(tǒng)的現(xiàn)場控制。由于M90-PLC自身具有很強的通信功能包括CAN總線、基于PSTN的串口遠程通信，更別具特色的是它基于串口的SMS短信收發(fā)功能。按照監(jiān)控系統(tǒng)的要求，M90-PLC可以將設(shè)備工況與產(chǎn)量信息通過GSM傳輸站以短信的形式發(fā)送給監(jiān)控中心，并接收監(jiān)控中心或授權(quán)的手機的操作命令短消息，進行現(xiàn)場參數(shù)設(shè)定和設(shè)備控制。

2．3監(jiān)控中心

監(jiān)控中心主要由監(jiān)控服務(wù)器和打印機等辦公設(shè)備組成。根據(jù)用戶的安全性要求，監(jiān)控中心的服務(wù)器可以為一臺高性能PC機或工業(yè)用的高可靠性的工控機，還可以配置兩臺互為冗余的服務(wù)器。每個服務(wù)器通過RS232接口連接到一個GSM傳輸站，實現(xiàn)24小時在線的實時監(jiān)控，并可通過打印機輸出報表，或進行大屏幕的動態(tài)監(jiān)控。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

本監(jiān)控系統(tǒng)以PLC現(xiàn)場站定時自動上傳到監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)為主信息流，同時設(shè)有手動適時呼叫指定參數(shù)的功能，并配有手機加密移動查詢與自動告警功能，形成完整的信息傳遞模式。監(jiān)控中心將分散在各地的各個測控站的數(shù)據(jù)分類整理，并存入數(shù)據(jù)庫中。如果現(xiàn)場出現(xiàn)了告警信息，現(xiàn)場測控站通過GSM傳輸站同時發(fā)送告警信息到監(jiān)控中心和值班人員的手機上；監(jiān)控中心對告警信息進行統(tǒng)計和分析，并及時通知相關(guān)責任人，還可以根據(jù)險情啟動應急預案，包括現(xiàn)場設(shè)備的遠程啟?？刂啤．敻婢懦?，現(xiàn)場測控站同樣發(fā)送告警排除通知短消息到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心就可以恢復正常的數(shù)據(jù)采集與狀態(tài)報告了。

三．系統(tǒng)軟件設(shè)計

3．1下位機軟件設(shè)計

下位機即M90-PLC測控站的編程是通過使用安裝在計算機內(nèi)的Unitronics的U90編程軟件來實現(xiàn)的。

Unitronics’軟件工具遵從IEC113.1標準，并提供了可視化的集成開發(fā)環(huán)境。除了具有傳統(tǒng)PLC的助記符和梯形圖等控制軟件編程功能外，還提供了各種功能模塊，包括各種通信功能選擇、通信參數(shù)設(shè)置、短信息內(nèi)容編輯、1K內(nèi)容的現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫以及可以具體到某年、某月、某日、某個時間段的多種定時器等，允許我們用更多有效的方法去執(zhí)行各種各樣的功能。這樣可以很方便的實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的下位軟件編制，并有利于縮短開發(fā)周期和節(jié)省程序容量。

M90的編程步驟：

（1）接著按照現(xiàn)場控制要求通過的PLC通用的梯形圖方式，實現(xiàn)開關(guān)量和標準模擬輸入監(jiān)測與控制。

（2）按照監(jiān)控的需要，通過集成開發(fā)工具提供的SMS窗口，實現(xiàn)固定的短消息的編輯與GSM通信設(shè)置；

（3）將代表某個的短消息的內(nèi)部繼電器接入到梯形圖中，在滿足設(shè)定的邏輯條件時，通過觸發(fā)特有的S與R觸點，實現(xiàn)短消息的收發(fā)。

3．2上位監(jiān)控軟件設(shè)計

上位監(jiān)控軟件包括上位機SMS收發(fā)通信程序、監(jiān)控界面軟件與監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫軟件三部分。我們選用VB6.0作為開發(fā)工具。

1．上位機SMS收發(fā)通信程序設(shè)計

VisualBasic串口通信由于Windows系統(tǒng)程序的支持而變得極為方便，而通過串口控制GSMMODEM，實現(xiàn)SMS功能的方法也比較簡單。

GSM傳輸站的GSMMODEM支持AT命令集的指令，上位機通過RS232串口向GSM

MODEM直接下發(fā)AT命令，就可以快捷的實現(xiàn)SMS的收發(fā)、查詢與處理。SMS端信息的發(fā)送和接收常用兩種格式，文本（Text）方式和PDU（ProtocolDescriptionUnit）方式.M90PLC內(nèi)部使用的是TEXT方式，在上位監(jiān)控軟件設(shè)計中我主要針對Text方式進行了上下位機站的固定文本短消息通信，另設(shè)置了TEXT/PDU模式的轉(zhuǎn)換接口，以便應用于通過手機或PC進行監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫的中文查詢功能。

由于篇幅所限，這里盡就Text方式收發(fā)短信息的VB程序開發(fā)做一下介紹。采用Text方式收發(fā)短信息比較簡單，使用VB編寫程序更為方便。程序中進行初始化設(shè)定之后，就可以通過MSComm1控件下發(fā)AT命令進行短信息發(fā)送了。下面是一段VB的短信初始化和測試示例：

MSComm1.CommPort=1

‘選擇通信口為COM1口

MSComm1.Setting=”9600，N，8，1”1

‘設(shè)定串口通信格式：速率為9600bps，無奇偶?！?，8個數(shù)據(jù)位，1位停止位

MSComm1.PortOpen=True

‘打開COM口

MSComm1.Output=”AT+CSCA=”&Chr（34）&”+863800210500”&Chr（34）&”

‘設(shè)置西安地區(qū)中國聯(lián)通短信息服務(wù)中心號碼

MSComm1.Output=”AT+CMGS=”&Chr（34）&”+13110043774”&Chr（34）&”

MSComm1.Output=”HappyNewYear！”

MSComm1.PortOpen=FalSe

‘關(guān)閉COM口

2．監(jiān)控界面與數(shù)據(jù)庫設(shè)計

這里介紹一種中小型SMS遠程監(jiān)控系統(tǒng)界面的設(shè)計內(nèi)容。

監(jiān)控系統(tǒng)界面主要包括系統(tǒng)登錄界面和監(jiān)控系統(tǒng)主界面。點擊監(jiān)控服務(wù)器桌面的SMS遠程監(jiān)控系統(tǒng)圖標，

首先出現(xiàn)系統(tǒng)登錄窗口，系統(tǒng)在檢驗用戶名和密碼，確認有效后，即可進入監(jiān)控系統(tǒng)主界面。

監(jiān)控系統(tǒng)主界面又分為系統(tǒng)設(shè)置界面、短消息查詢與處理界面和遠程控制界面。

用戶管理：監(jiān)控中心用戶名、用戶密碼和用戶權(quán)限更改，用戶添加與刪除管理

系統(tǒng)通信管理：通信格式設(shè)定、SIM卡號碼設(shè)定與短消息收發(fā)管理

現(xiàn)場站設(shè)置：現(xiàn)場單位名、站號、手機號、設(shè)備數(shù)量等的設(shè)定

現(xiàn)場當前信息：各單位的各個現(xiàn)場站點的工作狀態(tài)查詢;如排污口的污水或油井出油量對應的瞬時流量、累積流量，設(shè)備狀態(tài)和運行時間。

短信息收發(fā)記錄：監(jiān)控中心與現(xiàn)場站之間短信息收發(fā)的分類記錄

即時查詢：現(xiàn)場站定時上傳數(shù)據(jù)之外，監(jiān)控中心用戶可進行手動查詢現(xiàn)場信息。

設(shè)備控制：授權(quán)的監(jiān)控系統(tǒng)用戶可進行設(shè)備的遠程控制，包括參數(shù)設(shè)定和設(shè)備啟停。

四、結(jié)束語

短消息業(yè)務(wù)具有永遠在線、不需撥號、價格便宜、覆蓋范圍廣等優(yōu)勢，特別適用于需頻繁傳送小數(shù)據(jù)量的應用，還適用于偏遠地區(qū)、架設(shè)通信線路困難的地方。而以PLC為核心的高可靠性的監(jiān)控系統(tǒng)，已經(jīng)為各種各樣的自動化控制系統(tǒng)提供了先進、可靠的應用案例。本文采用GSM網(wǎng)的SMS短消息業(yè)務(wù)，實現(xiàn)了現(xiàn)場PLC控制站、監(jiān)控中心和移動手機之間的遠程數(shù)據(jù)通信，這是通信技術(shù)、控制技術(shù)和計算機技術(shù)的完美結(jié)合，也使該遠程監(jiān)控系統(tǒng)具有先進、可靠、經(jīng)濟、便利的顯著特色。在生產(chǎn)流水線上、在油井旁、在天然氣輸送管道邊，無論你在那兒，你就可以通過這種遠程監(jiān)控系統(tǒng)，用手機或計算機隨時監(jiān)測各種產(chǎn)品的產(chǎn)出量，并進行工況遠程移動監(jiān)控。該系統(tǒng)已在昆明、成都、大連等地多個行業(yè)投入運行，實踐證明該系統(tǒng)工作可靠性非常高。