基于力控7.0的無土栽培GPRS遠程監控系統設計

張亞琴 趙 寬 郎文秀 齊維毅

（1.沈陽師范大學 實驗教學中心，遼寧 沈陽 110034；2.沈陽師范大學 物理科學與技術學院，遼寧 沈陽 110034）

近年來，綠色蔬菜工廠及現代農業觀光園逐漸出現。 作物的生產受到各種因素的影響， 其中種植環境中的室內溫度、濕度、光照與營養液等是主要的影響要素。傳統的人工控制方法難以達到科學合理種植的要求，由于無土栽培環境監控的特殊性，需要傳輸現場參數給管理者， 并把管理者的命令下達到現場執行設備， 同時要求專家可隨時通過互聯網了解種植現場的實時狀況，為此設計了一套基于力控7.0 的無土栽培GPRS 遠程監控系統。

1 監控系統方案設計

監控系統的遠距離監控采用GPRS 和PLC 相結合的系統模式，實現對溫室系統的無線遠程監控。在溫室現場采用觸摸屏和PLC 相結合的模式，便于現場直接觀測、控制。 監控系統傳感器部分可監測種植環境中的室溫、濕度、營養液EC 值和PH 值等。執行器部分包括控制溫濕度及光照的相關設備，以及用于控制營養液EC 值、PH 值的流量計及電磁閥，用于控制水泵、循環泵啟停的繼電器等。觸摸屏實現現場設備的啟停控制、部分參數設置、主要數據顯示及實時報警。PLC 及擴展模塊是控制系統的核心，通過控制模塊完成與GPRSDTU 的數據交互。 PLC（采集設備）定時將數據發送給GPRSDTU，同時PLC 實時接收GPRSDTU發來的數據， 完成相應控制功能，GPRSDTU 收到PLC 發來的數據后會立即轉發到數據服務中心。

1.1 現場采集控制設備簡介

PLC 采用西門子S7-200 系列的224XPCN， 具備兩路RS-485 通信接口，其中一個通信接口是與現場觸摸屏相連接的，而另一個通信接口是用于數據遠傳的， 采用MODBUS 協議通訊，符合設計需求。 該PLC 還具備14 入/10 出的開關量I/O，2 入/1出的模擬量I/O，最大可擴展168 點開關量、38 點模擬量。 模擬量擴展模塊為EM235，有4 入/1 出的模擬量I/O。 觸摸屏采用西門子smart1000 觸摸屏，該觸摸屏準確地提供了人機界面的標準功能，經濟實用，具備高性價比。 流量計采用霍爾流量計用于檢測營養液母液及酸液的輸入量，當液體通過轉子組件時，磁性轉子轉動并且轉速隨著流量的變化而變化， 霍爾傳感器輸出相應脈沖信號，反饋給控制器，由控制器進行調控。

1.2 GPRS 無線通信模塊

無線通信模塊采用的是深圳宏電的H7210DTU，H7200 無線DDN 通信系統為用戶提供高速、永遠在線、透明數據傳輸的虛擬專用數據通信網絡。

DTU 配置采用宏電廠家提供的H7000 系列管理工具，本系統采用固定IP 地址，設置DSC 的IP 地址及端口號，與DSC 的通訊方式為UDP+DDP， 設置波特率，DTU 身份識別碼為移動的手機號，需保證DTU、下位機、組態軟件三者的通信參數設置一致。

1.3 數據服務中心

采用力控公司的FonceControl7.0 組態軟件，使系統配置組態、控制點組態、工藝過程組態、報警報表和趨勢曲線等軟件設計實現模塊化。

力控軟件與DTU 的通訊配置，選擇“I/O 設備組態”，進入IoManager。 選擇“MODBUS（RTU 串行口）”，進行設備配置，通訊方式為網橋，設備廠家為宏電，端口號和終端ID 號設置與宏電DTU 設置一致。

2 組態監控畫面

本設計采用力控組態軟件設計系統的監控畫面，實現實時監控及對數據的采集處理，提供報警、報表、實時曲線、歷史曲線、打印等功能模塊，不但能夠對無土栽培工藝流程進行動態畫面演示，對現場采集的數據進行存儲、查詢，而且能夠對現場設備進行超限報警設置，顯示實時及歷史趨勢，提供用戶管理功能等。 遠程監控畫面如圖1 所示。

圖1 遠程監控畫面

3 結語

該遠程監控系統具有可擴充性，支持采集終端、傳感器等規模數量的增加；系統具有較好的易維護性，可對遠程數據采集終端執行相應的遠程操作命令， 包括遠程參數設置與遠程控制等；同時具有操作簡易性，系統軟件功能完善，采用模塊化、圖形化設計，操作簡單方便。 該遠程監控系統能夠安全可靠、準確實時、全面高效地將無土栽培環境信息展現給遠程監控人員。

[1]呂緒浩.KingSCADA 在鍋爐補給水處理系統中的應用[J].科技資訊，2014（9）：118-119.

[2]謝瑜，王章瑞，劉慧芳，等.天然氣田站控系統的模擬遠程監控系統的設計[J].計量與測試技術，2011（4）：51-53.