基于GPRS的沼氣工程物聯網監控系統

席瑞鑫，郞 曼

（1.太原理工大學，山西 太原 030024；2.山西汾西機電有限公司，山西 太原 030027）

0 引 言

近幾年，山西汾西機電有限公司沼氣設備在環保和能源行業得到了廣泛應用，產品遍布全國，對公司的技術支持和售后服務提出了挑戰。隨著物聯網技術的發展，結合自身產品的技術特性和使用環境，提出了基于GPRS的沼氣工程物聯網監控平臺。該系統的應用能夠對遠銷的沼氣設備運行狀況和參數指標進行采集和監控，高效快捷地調度現場工作人員對設備進行調試和故障排除，提升了公司整體的技術服務水平。

沼氣設備物聯網系統主要由遠程工作站和中心工作站組成。遠程工作站經GPRS通信方式接入Internet網絡，進而與中心工作站搭建信息鏈路。遠程工作站選用SINAUT MD720-3 GPRS調制解調器模塊和沼氣設備S7-200CN控制器進行無縫連接，其中調制解調器模塊安裝了SIM卡和連接天線ANT 794-4MR。中心工作站選用Windows PC安裝了SINAUT MICRO SC特殊通信功能的OPC路由軟件和Wincc人機界面軟件，組態各遠程站點的工藝流程。系統網絡拓撲結構如圖1所示[1]。

圖1 系統網絡拓撲結構

1 系統配置

基于GPRS的沼氣設備物聯網系統配置，既需滿足工作站的基本功能需求，又要考慮系統的擴展性和兼容性，具體配置如表1所示。

表1 中心和遠程工作站配置

2 系統配置過程

2.1 中心工作站的配置步驟

首先，在中心工作站Windows PC上安裝所需的軟件，包括SIMATIC STEP 7-Micro/WIN、Wincc6.0 SP3和SINAUT MICRO SC。軟件具體安裝步驟可參考各軟件的安裝說明。

其次，通過路由器連接中心工作站Windows PC到Internet上，中心工作站必須具有公網固定IP地址。在路由器上一般都有防火墻功能，增強了網絡的安全功能[2]。

最后，打開SINAUT Micro SC組態界面，選擇菜單“Extras”下的“Setting”，設置Language selection為English，Server port為26862。設置完后，返回主窗口，點擊“Add”，添加一個遠程工作站屬性。此時站的狀態顯示如圖2所示，表示此站離線，原因是沒有配置遠程工作站。

圖2 SINAUT MICRO SC窗口

2.2 遠程工作站的配置步驟

首先，遠程工作站硬件連接需注意三個方面。第一，在連接完成上電前，一定要確認MD720-3里插入移動SIM卡，并向移動公司確認已開通GPRS服務，且必須明確此SIM卡的PIN碼（默認為1234）。第二，S7-200控制器和GPRS調制解調器連接電纜RS232/PPI的8位撥碼開關應設置為11100110。第三，天線不適合安裝于禁止使用無線電裝置的地方，如果在室外安裝天線，合適位置應為避雷器保護范圍內。

其次，編寫GPRS通信程序。打開STEP 7-MicroWIN編程軟件，添加GPRS通信庫文件“sinautmicrosc.mwl”，并為該庫函數分配存儲區地址（VB0～VB656）。編寫主程序調用WDC_INT、WDC_SEND、WDC_RECEIVE和WDC_CONTROL四個功能塊時，盡量不要使用該地址區。所以，在這些功能塊中輸入參數地址區從VB700開始，其余依據對應腳碼說明依次編寫。

完成通信程序編寫后，下載程序并重新啟動S7-200控制器，在MD720-3上的S、Q及C指示燈會相應點亮。隨后，可以從SINAUT MICRO SC SERVER窗口監控到Station1遠程工作站已經在線，如圖3所示。

圖3 Station1遠程工作站在線狀態顯示

2.3 在Wincc中組態工藝流程

在中心工作站的Windows PC上打開Wincc 6.0 ASIA，添加OPC.chn驅動，選擇OPC服務器“M2MOPC.OPC.1”瀏覽該服務器。在OPC Item配置窗口中點擊“station1”，可看到連接的遠程工作站變量；在OPC Item配置窗口中點擊“DB1”，可看到能訪問遠程工作站的S7-200控制器中變量標識符。選擇相應的數據類型點擊“添加條目”，配置需要讀寫的變量。在圖形編輯器下新建畫面，組態沼氣設備參數和工藝流程。

3 結 論

該系統中心工作站只需一次投資，然后遠程工作站添加相關參數和工藝組態即可，配置方便簡單，無需添加任何外圍設備，只要有移動手機信號就可以采用這種方式組建遠程工作站。由于該系統建立于無線GPRS通信方式和Internet網絡基礎之上，數據的實時性和傳輸速率會受移動通信和互聯網運營商的制約。因此，需要尋求更加有效可行的通信方式來連接工作站，成為沼氣設備物聯網系統新的突破點。