基于松下plc的无线远程监控系统的设计.pdf

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1、仪器仪表用户 d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 6 7 1 1 0 4 1 2 0 1 0 0 6 0 1 3 基于松下 P L C的无线远程监控 系统的设计 彭欣芸 ， 胡泽 ，席怀强 ，张韬 旦 盛墨旦 ( 1 西南石油大学 电子信息工程学院， 成都 6 1 0 5 0 0 ； 2 中海油 田服务股份有限公司 ， 湛江 5 2 4 0 5 1 ； 3 江汉测录井工程公 司， 潜江 4 3 3 1 2 3 ) 摘要 ： 无线远 程监控 系统可 以实现 无线远程遥 控、 遥测 和遥调等 功能 ， 特别随着 P L C和 GS M 的发展 ， 其在各 行各业得到 了

2、广泛运用 。文章 介绍了以松下可编程控制器 F P2和 GS M 模块 T C3 5 I 为核心 的设计。 通过实验 室模拟 。 能够对采集的数据进行实时监视 ， 并能够 实现越 限报 警， 有利于无人值守现场生产设备 的正常运转。 关键词 ：远程监控 ； 可编程控制器 ；T C 3 5 I 模块 中图分类号 ：T P 2 9 文献标 志码 ： A Th e d e s i g n o f wi r e l e s s l o ng - di s t a nc e mo n i t o r i ng s y s t e m ba s e d o n p a na s o n i c PLC P

3、 ENG Xi n y u n ，HU Ze ，XI Hu a i - q i a n g ，Z HANG Ta o ( 1 S c h o o l o f E l e c t r o n i c I n f o r ma ti o n E n g i n e e r i n g ， S o u t h w e s t Pe t r o l e um Uni v e r s i t y，Ch e n g d u 61 0 5 0 0，Ch i na；2 Ch i n a Oi l fie l d S e r v i c e s L i mi t e d ， Za n j i a n g 5 2

4、 4 0 5 1 。 C h i n a ； 3 J i a n g h a n g w e l l l o g g i n g C o mp a n y ， Qi a n j i a n g 4 3 3 1 2 3 。 C h i n a ) Ab s t r a c t ： Wi r ele s s lon g d i s t a nc e mon i t o r ing s y s t em c a n a c hiev e wir e les s r emo t e c o n t r o l a n d t e l e me t e r in g an d r e mo t e d

5、e bu g ging， e t c Wit h t h e d e v elop men t o f PL C a n d GSM t h e y h a v e p o we r f u l f u n c t io n a nd c o m p r e h en s iv e a p pli c a t i o n Th is d e s i g n t a k e s Pa n as o n i c p r o g r a mma b l e c o n t r o l le r F P a n d GS M mo d u l e T C 3 5 l a s a c o r e Th

6、r o ug h t h e lab o r a t o r y s i mula t ion。t h i s de s i g n c a n c ar r y o n t h e r e a l - t i me s u r v eil l a n c e t o t h e g a t h er i n g da t a，a n d c a n r ep o t o t h e mo n R o r i n g c e n t er Th is t o pic r e s e ar c h is a d v an t a g eo u s t o gu a r a n t e e pr

7、o 。 d u c t i o n e qu i p men t t h e n o r ma l wor k in t h e n o b od y du t y s c en e Ke y wor d s：l o n g dis t an c e mon it or in g；PL C；TC3 5 I mod u l e O 引言 分布式数据采集与监测系统中， 往往需要将离控制中心 数十公里以外的下位机采集到的在线数据实时地送给上位控 制中心。由于这种系统要经受通信干扰、 高温等影响， 所以对 整个系统的稳定性、 可靠性和抗干扰能力都有较高要求。随 着 G S M移动通信网络的迅速发展和用

8、户的 日益扩大， 从长远 意义来说， 采用 G S M方式是有效实用快捷的。所以设计了 该采集与监控系统， 将报警信息通过手机短消息的方式 ， 发送 到集中监控中心， 从而实现无线远程遥控、 遥测和遥调。 无线远程监控系统是在传统监测监控系统的基础上结合 当前无线通信技术和信息处理技术而发展起来的新型测控系 统。无线远程监控系统建设成本低 ， 速度快， 便于维护和受地 理环境的影响小等特点， 在许多领域得到大量应用。对于现 有的无线远程监控系统， 一般符合“ 控制中心监测站” 的 构建模式。监测站以P L C作为核心开发， 其功能强大， 具有通 驽粤 1 _ r = 次 商 固一圈雹一 嗣 嗣

9、囝圈 叠 图 6 OR L数 据库中的部分 人脸 图像 测试时， 用每个人的前 5幅图像进行训练， 后 5幅进行识 别。这样训练集和测试集各有2 0 0幅图像。对本系统的身份识别 欢迎订阅 欢迎撰稿 欢迎发布产品广告信息 模块进行测试， 识别的正确率为9 6 ， 识别时间小于0 1 秒。 4结论 根据实验结果可以看到 ， 本系统所采用的基于傅里叶变换 和支持向量机的人脸识别方法具有较高的识别率， 而且对人脸 图像的旋转、 偏移以及尺度变换和光照变换不敏感、 对表情和 姿态变化有很好的适应性。该系统特别适合于小型单位， 比如 学校的试卷存放室、 档案室和公司的重要资料保密等。如果将 其与局域网技

10、术相结合， 扩展成网络型门禁 ， 将会拥有更广阔 的应用前景。口 参考文献 1 徐超汉 ， 徐 智能智能 大厦楼 宇 自动化 系统设 计方法 M 北京 ： 科学技术文献 出版社 ， 1 9 9 8 ： 1 - 2 2 张瑞武智能建筑 M 北京 ： 清华大学出版社 ， 1 9 9 6： 1 - 3 3 魏延华 ， 刘万军智能大厦楼 宇 自动化 的保安系统 J 东北 大学学报 ， 2 0 0 4， 2 5 ( z 1 ) ： 2 2 6 - 2 2 8 4陈绵书 ， 陈贺新 ， 桑爱军 计算机人脸识别 技术 综述 J 吉林 大学学报 ： 信息科学版 ， 2 0 0 3 ， ( s 1 )： 1 0

11、 1 1 0 9 5 李建平 ， 唐远炎 小波 分析方法的应用 M 北京 ： 国防工业 出版社 ， 2 0 0 5： 1 7 5 1 8 3 6 Z HA N G DF a c e D e t e c t i o n b y Wa v e l e t T r a n s f o r m J I E E E T r a n s o m I ma g e P r o c e s s i n g ， 1 9 9 5， 1 4 ( 3) ： 1 8 7 1 9 6 7 唐述敏， 方景龙 基于支持向量机的人脸识别 J 计算机与 数字工程 ， 2 0 0 5 ， 3 3 ( 7 ) ： 7 5 - 7 8

12、 作者简介 ： 侯 国栋( 1 9 8 2 - ) 。 男 ， 硕士研究生 ， 研究方 向： 智能控 制与信息 处理技术 ； 常迎梅。 女， 硕 士研究生 ， 研究方向 ： 精密测试技 术及 仪器 ； 杨 新伟 ， 男， 硕 士研 究生， 研究方 向： 控制理论与控制工程。 收稿 日期 ： 2 0 1 0 5 - 2 3 El C VO 1 1 7 2 0 1 0 No 6 3 3 口科研设计成果口 用灵活、 可靠性高、 环境适应性好等优点。松下电工 F P 是小 型 P L C中的领跑者， 它采用通信模块插件充实通信功能， 可以 实现最大 l O O k Hz 的位置控制， 可轻松扩展到 1

13、 2 8点， 程序容量 可高达 1 2 k 步， 具有高速、 丰富的实数运算功能。 1 系统的工作原理及硬件组成 基于松下 P L C的无线远程监控系统主要由两部分组成： 数 据采集与监控终端 ； 集中监控中心。通信方式采用手机短消息 方式 ， 通信设备采用手机模块 T C 3 5 I 。T C 3 5 I 对外提供标准的 R S 2 3 2接IZ l 和电源接17 1 ， 将计算机的串行 口与开发板的串行 12 1 用电缆直接连接， T C 3 5 I 就能工作 。通过计算机编程来实现 监控中心的监控软件， 短信息 自动加载到监控中心数据库， 进 行画面直观显示， 使管理人员及时控制和掌握生

14、产动态。本文 实现系统下位机的设计。 集中监控中心向外发送命令 ， 首先通过 T C 3 5 I 发送设置命 令， 初始化数据采集与监控终端， 设置需要采集的模拟量和开 关量， 设置系统的密码， 设置维修人员的手机号码； 然后发送采 集命令， 采集各种数据量。采集完数据量后， 经 P L C的处理 ， 以 短消息的方式发送到集中监控中心， 中心将数据整理存人数据 库中。如果数据采集与监控终端出现故障， 直接通过 T C 3 5 I 模 块发送故障信息到维修人员手机上， 同时监控中心接收发 自数 据采集与监控终端的告警信息， 并进行相应 的处理， 如判定告 警地点、 告警类型及相应的原因、 及时

15、通知值班和相关维护管 理人员、 对告警信息进行统计和分析、 设置告警监控模块配置信 息等。当故障排除后， 数据采集与监控终端同样发送短消息到监 控中心， 通知中心故障排除， 就可以正常采集数据了。 1 1 GS M 模块 T C 3 5 I 信息的无线传输模块 ， 使用西 门子的 T C 3 5 I 模块。T C 3 5 I 是西门子公司推出的一款 G S M无线调制解调器， 支持标准的 串口( R X D O和 T X D O ) ， 3 3 V、 2 A的电源接口， 工作状态指示引 脚 S Y N C， 启动引脚 I G T和 S I M卡接 口遵循 G S M1 1 1标准， 也 支持语

16、音、 数据、 短消息和传真服务。其功耗低 ， 处于睡眠状态 时仅 3 O mA电流。支持标准的 A T命令集 ， 支持 G S M0 7 0 5短 消息 A T命令集， 短消息支持 P D U和 T E X T模式， 用于短消息 的 A T命令语法简单， 使用方便。T C 3 5 1 支持标准的 A T命令， 通过向串口向它发送 A T命令进行操作 。 下面对几个常用的A T指令进行详细介绍 ： 1 ) 发送短消息 C MG S 参数 i f t e x t m o d e(+C MG F：1 ) ： + C M G S= ， 此处放发送 内容 响应 成功， 返回O K； 失败 ， 返回E R

17、 R O R。 I N ： A T+C NG F=】 O U T ： O K I N ： A T+C MG S =“+ 8 6 1 3 9 $ ” I N ：H E L L O O U T ：十C MG S ： 2 O U T ： O K 2 ) 读取短消息 C MG R 参数+ C MG R= 响应 成功， 返回短消息状态 ( 已读 、 未读) ， 发信人和发 信时间以及 内容。 I N ： A T+ C MG R=5 假设第五封短消息存在 O U T ：+ C M G R： “ R E C R E A D” ， “+ 8 6 1 3 8 $ ”，“ 0 9 0 3 0 4， O1 ： 0

18、2： 1 3 HE L L O 1 2 松下 F P 0 - 4 a 1 模拟输入 输出模块 数据采集电路所用的A D转换模块是松下 F P 0 一 A 2 1 ， 数据 3 4 El C Vo 1 1 7 2 01 0 No 6 仪器仪表用户 的采集分为： 模拟量的采集和开关量的采集。松下 F P 0 , A 2 1 模 块是模拟量输入 输出单元， 具有两组输入单元即 A D转换单 元， 还有一组输出通道即 D A转换单元。模拟量的量程以及 对应数字量的大小可以通过模式选择开关来决定， 模式的选择 是相当灵活的， 可适用各种情况的要求。本设计选择将 电压信 号转换成数字量。F P 0 一 A

19、 2 1 模块将 一1 0 V+1 0 V的电压转换 成 一 2 0 0 0+ 2 0 0 0的数字量。假如模拟量超过范围， 转换的数 字量最大达到上限值， 最小达到下限值。选择的模式如图 1 所示 。 图 1 数据采集 电路示意 图 1 3 松下 F P与 T C 3 5 I 相连的串行口电路 西门子 G S M模块 T C 3 5 I 的数据通信电路主要完成短消息 收发 、 与 P L C通信 、 软件控制等功能。松下 F P 可以灵活选择 通信串口， 即它上面的通信插槽可以随意更换。供选择的有 R S 4 2 2 、 R S 4 8 5 、 1 1 S 2 3 2 C等通行接 口， 本设

20、计选择 1 t S 2 3 2 C串行 接 E l ， 在通信距离较近， 波特率要求不高的场合可以直接采 用 。松下 F P 与 T C 3 5 I 的连接如图2所示。 2 系统软件的设计 系统程序流程软件设计的重点在于 P L C的编程。其主程 序流程如图3所示。 ( 塑 ) 始 化T C 3 5 I I 毪 行P Du 编码 图 2 F P与 TC 3 5 I 连接示意图 图 3 程序流程圈 2 1 短信息进行 P D U编码 P D U相当于一个数据包， 它由构成短消息的信息组成。作 为一种数据单元 ， 它必须包含源目的地址、 保护( 有效) 时间、 数据格式、 协议类型和正文， 正文长

21、度可达 1 4 0字节， 它们都以 十六进制表示。P D U结构根据短消息由移动终端发起或以移 动终端为 目的而不 同。 短消息 T P D U发送程序如图4所示。 一国F ) 一 r l 一 拇孵 雌+ c 傩 G s ： D T 3 l 】 【 F 2 2+ D T s 3 0 嚣 7 】 3 2毽 13 “1“ 7 K 2 ， D T? 】 8 o B Il l“ Ir f 9 】 【 ” KB D T 9 ， M 1 0 0 2 D T 3 5 】 0 ， 妁 。 雎 3 】 押i勰v ， 0 w l 0 】 辩 B T 0 0 l 4 l l 图 4 发送短消息 T P D U长度

22、当发送正常报告或设备出现故障要进行报警时， 根据发送 P D U短信的格式 ， 首先要将短信的头字节发送给 T C 3 5 I ， 本部 分程序实现了计算 T P D U的十进制长度并将其发送的功能。 2 2 P L C远程监控 程序 P L C远程监控的程序包括： 数据采集及 A D转换程序 ； 越 限报警程序； 软件滤波程序。在软件设计与编程上， 加上一些 抗干扰模块。如采用软件滤波技术 ， 对一些重要模拟量参数进 欢迎光临本刊网站 h t t p ： w w w e ic o o m o n 仪器仪表用户 d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 6 7 1 1 0

23、 4 1 2 0 1 0 0 6 0 1 4 基于 P L C桥式起重机变频调速控制系统 王国强 口 ( 神华准格尔能源有限责任公司，鄂尔多斯 0 1 0 3 0 0 ) 摘要： 本 系统根据桥式起重机的运行特点 。 桥式起重机控制系统主要 由 上位机( 主控指令 ) 、 下位 机 ( P L C控 制 系统 ) 、 变频 调速 系统等 组成 o P LC系统采用三菱( Mi t s u b i s h i ) 公 司产 品。 能控制起 重机大车 、 小 车的 运行方向和速度换档 ； 吊钩的升、 降方 向及速度换 档 。 同时能检测各 个 电机故障现象并送到主控操作 台进 行显示 ， 减 小

24、了传 统继 电一接触 式 控 制系统的 中间环 节， 减小 了硬件 和控 制线 ， 极大 提高 了系统 的稳 定 性， 可靠性。 关键词 ：可编程序控 制器 ；桥式起重机 ；变频调速 中图分类号 ：T P 2 9 文献标志码 ：A PLC b a s e d c o n t r o l s y s t e m f o r b r i d g e c r a n e W ANG Gu o - q i a n g ( Z h u n g e e r S h e n h u a E n e r g y Co ， L t d 。 Or d o s 0 1 0 3 0 0， C h i n a ) Ab

25、s t r a c t ：Th is s y s t em a c c or din g t o t h e op er a t i o n c h ar a c t er i s t ic o f br idg e c r an e。b r idg e c r an e c o n t r ol s y s t e m a d op t i n d u s t r y t ou c h - s e n - s it iv e s c r ee n c o n t r o I t h e s y s t em o f b r idg e c r an e f r e qu e n c y c

26、o n v er - s io n 。 t h i s s y s t e m ma i n ly i n c l u d e l o c a t io n g o i n g t o ma c h i n e( ma s t e r c o n t r o I o r d e r ) 。t h e R e x t ma c h i n e ( P L C c o n t r o l s y s t e m) a n d f r e q u e n c y c on v e r s i o n s y s t emPL C s y s t em a do p t s t h e Mit s u

27、 b i s h i c omp an y p r od u c t s。c an c on t r ol t h e c r an e c ar t 。 c a r o pe r a t ion di r e c t i o n a n d c h a ng e s p e ed To r i s e。l o we r c live r di r e c t i o n an d c h an g e s p e ed， c an mea s u r e e a ch mo t or t r o ub l e p h e no men o n a n d s en d t h i s t o

28、 ma s 。 t e r c on t r o l p la t t o s h ow a t t h e s a me t ime。ha v e r e du c e d t r ad it io na l e le c t r i c it y Co n t a c t - t y p e c on t r ol s y s t em o f i n t e r me dia t e li n kI t r e du c e t h e h ar d wa r e a n d c on t r ol l in e。h as i mpr o v e d s y s t e ma t ic

29、s t a bil it y-d e - p e n d a b i l ity g r e a t ly Ke y wor d s：P L C；b r idg e c r an e；v a r iab le f r e qu e n c y s p e ed 。 g o v e r n i n g O 引言 本系统采用 P L C和变频器技术， 以P L C控制变频器 ， 即以 程序控制取代继电一接触器控制， 控制变频器实现变频调速， 设计 出 P L C控制 的桥式起 重 机 的变 频调速 系统 ， 进 而实 现 了 起重机的半自动化控制。此系统特别适用于桥式起重机在 恶劣条件下的工作情况

30、， 对改善桥式起重机的调速性能， 提高 工作效率和功率因数， 减小起制动冲击以及增加起重机使用 的安全可靠性 是非 常有益的。 1 本系统研究的意义 传统桥式起重机的控制系统主要采用交流绕线转子串电 阻的方法进行启动和调速 ， 继电一接触器控制， 这种控制系统 的主要缺点有 ： 行延时判定 ， 并进一步确认报警 ； 在上下位通信软件设计采用 响应码与校验码重校措施 ， 将大大提高了系统的抗干扰性能。 松下 电 工 P L C的 F P 与 T C 3 5 I均 具 有 串 口 R S 2 3 2 ， 且 T C 3 5 I自带 R S 2 3 2串口线， 将其直接相连进行通信。通过数据 采集电

31、路采集数据 ， 并通过 F P O A 2 1 进行 A D转换 ， 当采集的 数据持续高于限定值后， 则认为 出现故障同时触发 P L C， 向 T C 3 5 I 发送指令， 这样能够及时准确地发送到故障维修人员手 中， 做到无人值守而实时监控。每隔一段时间向监控中心发送 运行状况的信息。该编程采用 N A I S c o n t r o l 专用编程软件 F P WI N G R 2 6 1 ， 根据松下 P L C专用通信协议 ME WT O C O L 。其 特点为： 1 ) 用于程序处理和交互式操 作； 2 ) 数据传输 采用 A S C I I 码的形式； 3 ) 首先由计算机发

32、送指令由P L C对指令 自动 进行相应响应 。 程序设计思路是先 完 成数 据采 集并 进行 A D转 换 程序 ， 继而与正常数据比较， 并将数据存入指定寄存器， 再对无线通 信模块发送 A T命令， 控制传输模式， 最后数据正常则定时发 送 ， 异 常直接发送 。 3实验测 试 在实验室通过模拟现 场环境 ， 设定该 P L C监测 0 l号站 的 设备， 监视 0 1 、 0 2两个生产设备 ， 用稳压电源模拟现场监视的 生产设备。当设备正常运行时， 向监控 中心发送运行正常报 告， 报告内容如下“ O 1 号站运行情况正常” 。当设备 出现故障 时： 如果为 0 1 号设备， 则立即

33、向监控 中心发送报警信息， 其内 容如下“ 警报： O 1 号站 o l号设备运行情况异常” 。此时， P L C 继续监视 O 2号设备的运行情况 ， 将 0 1号设备屏蔽。如果 0 2 号设备又出现故障， 则立即向监控中心发送报警信息 ， 其内容 如下“ 警报： 0 1 号站 0 2号设备运行情况异常” 。P L C监视的两 个设备都出现故 障， 则 P L C停机。当设备恢复正 常运行后， 欢迎订 阅 欢迎撰稿 欢迎 发布产品广告信息 P L C继续监视设备 。 4 结束语 本文阐述了基于松下 P L C的无线远程监控系统的设计方 案 、 开发方法和开发过程。实现 了松下 P L C F

34、 P与西门子 G S M模块 T C 3 5 I 之间的通信。利用 F P 0 一 A 2 1完成了数据的采 集和A D转换。在 P L C程序设计中， 实现了设备运行正常时， 定时发送报告 ； 设备出现故障时， 立即发送报警信号。能对设 备的运行数据源头采集， 并与限定值进行比较， 实现了远程监 视 ， 从而为保证生产设备正常运转、 为无人职守降低生产成本 提供重要依据 。口 参考文献 1 杨 留清 ， 张闽 中， 徐菊英 数字移动 通信系统 M 北京 ： 人 民 邮 电出版社 ， 1 9 9 5： 1 2 1 7 2 刘涛 ， 张春页 基于手机模块 T C 3 5的单片机短 消息收发系统

35、J 电子技术 ， 2 0 0 3 ， ( 3 )： 3 - 5 3 侯大伟 ， 何建忠 基于 G S M 的远程分布式 数据采集 与控制系 统 J 计算机工程与设计 ， 2 0 0 9， 3 0 ( 9 ) ： 2 4 4 O h a ma n Ma r t o n J o h a n s s o n， S t e f a n ， A r z e n ， K a r l E r i k ， I m p l e m e n t a t i o n As p e c t s o f t h e P L C S t a n d a r d I E C 1 1 3 1 - 3 J C o n t r

36、o l E n g i n e e fi n g P r a c t i c e ， 1 9 9 8， 6 ( 8 ) ： 5 4 7 - 5 5 5 5 汪晓光 可编程 控制器原理及应用 ( 上 ) M 北京 ： 机械工业 出版社 ， 2 0 0 2 ： 2 0 2 - 2 0 6 6 邱公伟 可编程控制器网络通信及应用 M 北京： 清华大学 出版社 ， 2 0 0 0 ： 5 5 - 7 1 7 M o u l y M， P a u t e r M B G S M数字移动通信系统 骆健霞等译 M 北京 ： 电子工业 出版社 ， 1 9 9 6： 1 5 6 1 6 0 作者 简介 ： 彭欣芸 ( 1 9 8 5 一 ) 。 女 ， 硕士研究生 ， 研究方 向： 自动 控制 ； 胡泽 。 男 ， 教授 。 研 究方 向： 人工智能应用。 收稿 日期 ： 2 0 1 0 - 0 6 - 2 1 El C V0 I 1 7 2 0 1 0 No 6 3 5