GPRS技术在城镇供水SCADA系统中的应用

2012-07-13################2
贾
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敏
12
智
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，
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张
7-1
霞
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（太原理工大学 信息工程学院，山西 太原 030024）
摘 要：重点介绍 GPRS 技术在城镇供水 SCADA 系统中的应用，描述了系统总体结构、GPRS 无线数据传输网络设
计、基于 GPRS 的供水 SCADA 系统数据传送流程、上位机监控系统设计等。该系统可实时监测现场设备的重要参
数，控制供水过程的各个环节。
关键词：GPRS；SCADA；实时监控
中图分类号：TP278 文献标识码：A 文章编号：1003-773X（2011）04-0101-03
0 引 言
山阴供水系统包括水源地取水，加压站加压，二水
厂恒压供水以及一水厂储水与供水 4 个部分，是一套
集自动控制技术、通信技术、传感技术和计算机技术于
一体的远程监控系统。通讯网络是完成供水系统各站
点信息交换以及设备间数据通信的重要环节。
城镇供水 SCADA 系统中采用的数据通信可简单
分为有线和无线两大类。随着无线数据通信技术的迅
猛发展，利用 GPRS 的优势，将 GPRS 技术应用于山阴
自来水公司供水 SCADA 系统中，建立了一套可维护性
强、可靠性高的城镇供水 SCADA 系统。
1 GPRS 技术简介
GPRS 是通用分组无线业务(General Packet Radio
Service)的英文简称，是在现有的 GSM 网络基础上通过
叠加一个新的网络而发展出来的一种新的承载业务，
目的是为 GSM 用户提供分组形式的数据业务。GPRS
所形成的新的网络实体，是在叠加网络上增加一些硬
件设备和软件升级，在移动用户和数据网络之间提供
一种端到端的、广域的高速无线 IP 连接
[1]
。
基于 GPRS 网络的数据传输有 4 种方式：基于短
消息的数据传输；基于以电路交换为基础的 Data 方
式的数据传输；基于语音方式的数据传输；基于 IP
（Internet Protocol） 方 式 的 数 据 传 输
[2]
。 该 系 统 的
GPRS 无线数据传输网络采用 GPRS 系统所独有的基
于 IP 的数据传输方式。这种数据传输方式的优点是
数据传输的成本较低，实时性较好，组网方案灵活，
传输速率高。
2 系统总体结构
该 SCADA 系统由远程终端、GPRS 无线数据传输
网络及监控中心三部分组成，其总体结构图如图 1 所
示。远程终端使用西门子公司 S7-200 系列 PLC 实现
对现场液位、流量、压力等的数据采集以及对水泵和阀
的远程控制。GPRS 无线数据传输网络主要用于远程
终端与监控中心之间的通讯。监控中心配备一台具备
固定 IP 地址的工业计算机运行组态软件，用于对供水
过程的各环节进行监控。
图 1 系统总体结构图
3 GPRS 无线数据传输网络设计
山阴自来水公司供水系统的加压站、二水厂等站
点主要选用的是西门子 S7-200 系列 PLC 做控制器，系
统选用了 S7-200 系列 PLC 专用的 GPRS 无线数据通信
模块 SINAUT MD720-3。该模块主要由 GPRS 调制解
调器、天线和 GPRS 通讯管理软件 SINAUT MICRO SC
(集成 0PC 服务器)等组成，实现 S7-200 PLC 的 GPRS 无
线连接。
3.1 S7-200 与 SINAUT MD720-3 的硬件连接
SINAUT MD720-3 GPRS DTU 与 S7-200 PLC 采用
RS485 总 线 进 行 通 信 ，GPRS DTU 线 缆 与 PLC 主 模 块
COMI 相连。在调制解调器 MD720-3 里插入可自由接
通 GPRS 的 SIM 卡 ，并 选 择 工 作 在 OPC 模 式 下 ，
SINAUT MD720-3 的 OPC 模式在运行中进行初始化时
由 S7-200 设备自动激活。CPRS DTU 与监控中心通信
前首先需要对 GPRS DTU 终端设置。在 OPC 模式下，
SINAUT MD720-3 可 通 过 与 其 连 接 的 S7-200 的 程 序
模块进行配置并控制，使 S7-200 设备和 OPC 服务器
SINAUT MICRO SC 之间自动建立连接。程序库模块
能在 S7-200 CPU 224、224XP 和 226 上运行，程序库始
终使用 PLC 的接口 0。S7-200 本体挂接两块模拟量扩
展模块。
3.2 PLC 采集信息的设置
PLC 的设置比较简单，通讯参数和组态王的串口
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