遠(yuǎn)程化工實驗手機監(jiān)控功能的實現(xiàn)

吳永貴

(南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 化學(xué)工程系, 江蘇 南京 210048)

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遠(yuǎn)程化工實驗手機監(jiān)控功能的實現(xiàn)

吳永貴

(南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 化學(xué)工程系, 江蘇 南京 210048)

遠(yuǎn)程化工實驗大部分是一人獨立操作,中途不能離開操作站,一旦離開就不能及時監(jiān)控實驗裝置?；谖鏖T子公司的無線異步收發(fā)的TC35模塊,開發(fā)了基于工控組態(tài)軟件的遠(yuǎn)程手機監(jiān)控化工實驗裝置的功能。重點介紹了組態(tài)過程、方法及在遠(yuǎn)程化工實驗中的應(yīng)用。

化工實驗; 遠(yuǎn)程實驗; 手機監(jiān)控

實驗、實訓(xùn)教學(xué)因其實踐性較強,在整個教學(xué)環(huán)節(jié)中占有十分重要的地位。對于許多實踐性較強的學(xué)科來說,實驗是學(xué)生獲取知識的必需項目[1]。運用Internet進(jìn)行遠(yuǎn)程實驗教學(xué)成為現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用的一大趨勢[2-4]。工控組態(tài)軟件是一個基于Windows環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測、處理和控制軟件包,是對現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與過程控制的專用軟件[5]。我們開發(fā)的遠(yuǎn)程化學(xué)反應(yīng)操作實驗系統(tǒng)[6-7]已成功應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育中。基于Web的遠(yuǎn)程化學(xué)反應(yīng)操作實驗系統(tǒng)可以使學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化工專業(yè)實驗,可以在任何時間、任何地點通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實驗。

遠(yuǎn)程實驗時,因?qū)W生分散,大部分是一人獨立遠(yuǎn)程操作,現(xiàn)實中要求中途不離開操作站很難。為保證實驗?zāi)軌虬踩樌瓿?我們在原系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,開發(fā)了基于GSM的TC35模塊的手機監(jiān)控實驗裝置的功能。以覆蓋全國的GSM網(wǎng)絡(luò),利用GSM手機模塊以短消息方式進(jìn)行信息的傳輸與遠(yuǎn)程控制[8-10],使遠(yuǎn)程實驗學(xué)生在離開操作站后,能夠通過手機繼續(xù)對實驗裝置進(jìn)行監(jiān)控。

short message service(SMS)短信息服務(wù)是global system for mobile communication(GSM)系統(tǒng)中提供的一種GSM終端(手機)之間,通過服務(wù)中心進(jìn)行文本信息收發(fā)的應(yīng)用服務(wù),其中服務(wù)中心完成信息的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)功能。利用GSM短信息系統(tǒng)進(jìn)行無線通信還具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能,性能穩(wěn)定,為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設(shè)備的通信提供了一個強大的支持平臺[11]。隨著GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)的迅速普及和競爭的日益激烈,GSM模塊作為一種主要的GSM網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備,新技術(shù)和新業(yè)務(wù)的開發(fā)和應(yīng)用也蓬勃發(fā)展起來[12]。TC35是Siemens公司推出的新一代無線通信GSM模塊,可以快速安全可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語音傳輸、短消息服務(wù)和傳真[13]。

1 TC35短信模塊組態(tài)

在組態(tài)軟件中利用西門子的TC35短信模塊(TC35模塊中放一張可以正常發(fā)送短信的手機卡),組態(tài)軟件提供TC35的驅(qū)動程序,通過驅(qū)動程序控制手機短信的發(fā)送。當(dāng)事件發(fā)生后(如高限報警、低限報警等)通過此模塊發(fā)送事件信息到遠(yuǎn)程學(xué)生手機中,學(xué)生接收控制中心的事件消息,做出相應(yīng)的動作或設(shè)置。

在IO設(shè)備組態(tài)窗口,雙擊“SIMENS TC35”啟動設(shè)備配置,第一步輸入：設(shè)備名稱為TC35、設(shè)備描述為短信模塊(可選)、更新周期為1 000(單位毫秒不變)等。選擇通信方式:串口(RS232/422/485)。點擊“下一步”進(jìn)入設(shè)備配置第二步,選擇串口為COM2(選沒有占用的串口)。點擊“設(shè)置”按鈕,進(jìn)行“通信參數(shù)設(shè)置”，見圖1。波特率為9 600、奇偶校驗為無、數(shù)據(jù)位為8、停止位1。注意:操作系統(tǒng)的“通信參數(shù)”必須與這里的“通信參數(shù)”設(shè)置一樣。點擊“下一步”進(jìn)入設(shè)備配置第三步,點擊“完成”按鈕,即可完成TC35短信模塊的組態(tài)。

圖1 串口設(shè)置界面

為便于測試這里用組態(tài)軟件提供的SIMULATOR(仿真)IO作為溫度的采集設(shè)備,實際實驗裝置由現(xiàn)場設(shè)備提供。在IO設(shè)備組態(tài)窗口,雙擊“SIMULATOR(仿真)”啟動設(shè)備配置,輸入設(shè)備名稱PLC、設(shè)備描述為仿真驅(qū)動(可選)、更新周期為1 000(單位毫秒不變)等,選擇通信方式為同步(板卡、適配器、SPI等),點擊“完成”按鈕即可完成仿真設(shè)備組態(tài)。

2 數(shù)據(jù)庫組態(tài)

啟動數(shù)據(jù)庫管理器DbManager,分別建立TC35和PLC的數(shù)據(jù)庫點。TC35共建6個點,其中:Fs_hm為遠(yuǎn)程學(xué)生手機號碼、Fs_nr為裝置產(chǎn)生的事件信息、Fs_fs為向遠(yuǎn)程學(xué)生發(fā)送事件信息、Js_hm為Sim卡的手機號碼、Js_nr為遠(yuǎn)程學(xué)生響應(yīng)的動作、DxZx為短信中心號碼(Sim卡的所屬地區(qū)的短信中心號,由當(dāng)?shù)貭I運商提供,網(wǎng)上可以搜到。),如圖2所示。

圖2 TC35節(jié)點數(shù)據(jù)庫點

接著建2個仿真點：Ti110為報警點(由仿真PLC產(chǎn)生)、Run為仿真PLC狀態(tài)控制,如圖3所示。

圖3 PLC節(jié)點數(shù)據(jù)庫點

3 事件動作及學(xué)生動作

要將裝置的事件信息即時發(fā)送到遠(yuǎn)程學(xué)生手機上,可通過動作腳本來執(zhí)行。啟動全局腳本→動作→應(yīng)用程序動作。組態(tài)軟件運行起來之后,需要先寫入短信中心號碼、啟動PLC及寫入學(xué)生手機號碼。在“進(jìn)入程序”選項卡中輸入下列動作腳本:

TC35DxZx.DESC=″+8613800250500″;//短信中心號碼 PLCRun.PV=1;//仿真驅(qū)動器狀態(tài)控制 TC35Fs_hm.DESC=″1385*******″//學(xué)員手機號碼 在“程序運行周期執(zhí)行”選項卡中輸入下列動作腳本: If PLCTi110.PV>295 Then TC35Fs_nr.DESC=″Ti110溫度已達(dá):″+RealToStr(PLCTi110.PV,3,0)+″請及時處理！″;//短信內(nèi)容 TC35Fs_fs.DESC=″1″;//發(fā)送短信 TC35Js_hm.DESC=″1395*******″;//TC35模塊中Sim卡手機號碼 If TC35Js_nr.DESC==″0″ Then PLCRun.PV=0//遠(yuǎn)程學(xué)生返動作 Endif Endif

程序運行中,變量“Ti110.PV”由仿真驅(qū)動器進(jìn)行增量,應(yīng)用程序動作檢查“Ti110.PV”是否大于295,是則寫入事件信息,并寫入發(fā)送數(shù)指令“1”,圖4為“I/O監(jiān)控器”下方的事件窗口,在此窗口中可以看到TC35的通信狀態(tài)、請求情況、應(yīng)答情況和其他一些通信狀態(tài)。

圖4 “I/O監(jiān)控器”事件窗口

在圖4中：第1—第2行是無加密鎖信息;3—5行成功打開TC35設(shè)備、COM2串口、PLC設(shè)備;6—9行分別是寫入短信中心號碼成功和仿真驅(qū)動器PLC啟動成功;10—15行分別為成功寫入學(xué)生手機號碼、事件信息、短信發(fā)送;最后2行是成功寫入Sim卡手機號碼。

學(xué)生接到事件短信后,要根據(jù)操作規(guī)程進(jìn)行相應(yīng)操作。這里可以回復(fù)0來改變PLC的狀態(tài),以驗證遠(yuǎn)程學(xué)生動作。如果Js_nr.DESC接收的值為“0”,程序動作將Run.PV賦值0,控制PLC狀態(tài)。

4 現(xiàn)場裝置處理方法

以上是在Windows7操作系統(tǒng)中,ForceControl V7.0下做的測試。我們的現(xiàn)場裝置操作站操作系統(tǒng)是WindowsXP、組態(tài)軟件是ForceControl V6.1;Web服務(wù)器操作系統(tǒng)是Windows Server 2003、數(shù)據(jù)庫是Microsoft SQL Server 2000。由于現(xiàn)場裝置有多套,為保證安全穩(wěn)定,TC35安裝在裝置操作站電腦上。操作站運行時就分別寫入短信中心號碼(Csca.DESC)、Sim卡手機號碼(Sim_Tel.DESC)及對學(xué)生返回動作變量(Msg_Action.DESC,即TC35接收短信內(nèi)容。)賦空值。即在“應(yīng)用程序動作”的“進(jìn)入程序”選項卡中輸入下列動作腳本:

Csca.DESC=″+8613800250500″;//短信中心號碼 Sim_Tel.DESC=″1395*******″;//TC35模塊中Sim卡手機號碼 Msg_Action.DESC=″″//TC35接收短信內(nèi)容

學(xué)生信息(含手機號碼)均存儲在SQL Server中,學(xué)生按約定時間遠(yuǎn)程登錄,學(xué)號、密碼及時間經(jīng)系統(tǒng)驗證正確后,進(jìn)入指定裝置,寫入TC35接收信息號碼(Student_Tel.DESC,即遠(yuǎn)程學(xué)生手機號碼。)。事件發(fā)生時,操作站寫入事件內(nèi)容(Msg_Event.DESC)及發(fā)送指令(Send.DESC)。學(xué)生收到事件信息后直接回復(fù)動作給TC35接收信息內(nèi)容(Msg_Action.DESC),TC35接收到返回信息后,直接賦給學(xué)生操作的裝置變量。

比如遠(yuǎn)程學(xué)生登錄操作的是氧化D裝置,要監(jiān)控反應(yīng)溫度Tic404點,當(dāng)溫度升高時,需要調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥開度(TV402.PV)。在“應(yīng)用程序動作”的“程序運行周期執(zhí)行”選項卡中輸入下列動作腳本(“進(jìn)入程序”選項卡中的腳本與前述相同):

IF Msg_Action.DESC<>″″ THEN //遠(yuǎn)程學(xué)生返回動作 TV402.PV=StrToInt(Msg_Action.DESC);//學(xué)生返回動作賦給裝置變量 Msg_Action.DESC=″″//TC35接收短信內(nèi)容賦空值 ELSE IF Tic404d.PV>445 THEN Msg_Event.DESC=″Tic404溫度已達(dá):″+RealToStr(Tic404d.PV,5,1)+″請及時處理！″;//寫入短信內(nèi)容 Send.DESC=″1″//發(fā)送短信 ENDIF ENDIF

5 結(jié)論

在基于工控組態(tài)軟件的遠(yuǎn)程化工實驗系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,擴展了基于GSM的TC35模塊的手機監(jiān)控實驗裝置功能。系統(tǒng)利用TC35模塊進(jìn)行事件信息傳送,實現(xiàn)簡單、設(shè)備成本低、通信范圍寬、抗干擾能力強、可靠性高,已成功應(yīng)用在遠(yuǎn)程化工實驗系統(tǒng)上。運行結(jié)果表明：遠(yuǎn)程學(xué)生在離開操作站后,能夠通過手機繼續(xù)對實驗裝置進(jìn)行監(jiān)控，系統(tǒng)能夠及時準(zhǔn)確地發(fā)送事件信息和接收遠(yuǎn)程學(xué)生操作指令,實驗?zāi)軌虬踩樌瓿?取得了良好的效果；系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠,網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣。

References)

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Realization of remote monitoring function of chemical experiments by mobile phone

Wu Yonggui

(Department of Chemical Engineering,Nanjing College of Chemical Technology,Nanjing 210048,China)

Most of the remote experiments are operated all by one person who is not allowed to leave the operation station during the experiment, because the device needs to be continuously monitored by people.Based on the wireless asynchronous receiver’s TC35 module in accordance with GSM standard,a phone monitoring function by the monitoring configuration software for remote chemical experiments is developed by Siemens.The process and method of the above monitoring configuration and its successful application to remote monitoring chemical experiment devices are introduced in detail.

chemical experiment; long-distance experiment; mobile phone monitoring

2014- 06- 08 修改日期：2014- 08- 01

2011國家骨干高職學(xué)校建設(shè)項目(11-11-01)；高等職業(yè)學(xué)校提升專業(yè)服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展能力項目(教職成廳函〔2011〕71號)

吳永貴(1960—)，男，江蘇金湖，學(xué)士，高級實驗師，研究方向為實驗研究與開發(fā).

E-mail：njwyg@163.com

TP319；G434

A

1002-4956(2015)2- 0094- 03