坐在家里,发一个短信,就可以知道远在千里之外的设备运行情况,这已不是一个梦想,由胜利油田胜机石油装备有限公司开发的远程短信监控系统,使这一梦想变成了现实。
针对油区许多偏远恶劣环境下,迫切需要低成本的远程监视和控制重要设备的运行、读取运行参数和运行状态的要求,我们开发了基于松下电工超小型PLC为控制核心的短信远程无线监控系统,并投入了实际运用,收到了很好的控制效果,可以用手机短信的方式及时了解远方设备的运行情况,实现设备的无人值守,出现故障时、设备可以及时发回故障报警短信,使故障及时得到处理,大大提高了设备运行的可靠性,降低了运行成本,必要时还可以在监控计算机上运行组态监控软件,对多达32台的远端设备进行流程动态显示和数据监控,该系统功能强大、运行稳定可靠、可以广泛地使用在重要设备的远程监控领域,具有很高的实用价值。
系统组成
控制系统主要由松下PLC、西门子TC35I短信模块、远程监控计算机、监控手机、组态软件等组成,系统可大可小,最小系统单台控制设备对单一手机、最大系统为一台监控计算机对32台控制设备和32部手机,也可以不用监控计算机代之以总监控手机,系统组成灵活方便。工作原理示意及组成框如图1。
组成单元
可编程序控制器PLC选型 该系统采用松下电工带RS232标准3线通讯口的超小型可编程序控制器PLC为控制核心,如FP0R、FPG系列等,优点是体积小、功能强、程序容量大、稳定可靠、性价比高,当然也可以采用其它系列的PLC。对于原已采用了PLC的控制系统扩充远程短信功能时,只需要增加对应的控制程序,增加短信模块即可实现。
GSM通讯及短信服务 短消息服务或称短信服务(SMS),是一种使用移动设备发送和接收文本信息的技术。短消息业务作为 GSM网络的一种基本业务,随着通讯网络的发展,使用变得越来越简单、迅速、方便,利用GSM公用网络的短信服务业务实现数据传送,具有连接简单、费用低廉、覆盖范围广、初期投资少,不用维护,安全性强、可靠性高等优点。
TC35I短信模块简介 作为无线移动通讯的一种新兴技术,GSM无线通讯模块就是单独地把短信功能剥离出来,独立地成为一个收发短信进行无线通讯的技术产品。TC35I 无线通讯模块是西门子公司生产的高端GSM无线通讯设备,集高质量,高稳定性于一体,物美价廉,可以提供365天每天24小时的全天候工作。
远程控制端组成及原理 使用PLC可编程序控制器作为远端设备控制系统的核心,优点是稳定可靠,控制灵活,功能强大,软件修改增加功能简单方便,PLC系统输入输出点从十几到几百点,可大可小、扩充灵活方便,PLC已经在设备的自动控制系统中得到了广泛的使用,另外,PLC都带有的RS232或RS485标准接口,可以和短信模块实现通讯。
PLC可以在完成原设备自动控制的基础上,增加部分通讯控制程序,配接TC35I短信通讯模块,即可扩充具有无线远程监控功能如图2。
远程监控计算机及组态软件 监控计算机是用于监控远端设备运行参数的计算机,它把接受到的数据和参数以动画流程的形式显示出来、形象逼真,要求高的场合可以使用工业控制计算机,一般的办公计算机也可使用。
组态软件是软件开发商为方便工业控制用户开发控制软件而推出的软件包,用户使用组态软件包进行二次开发,可以较为容易地构建自己的监控数据显示界面,可以大大降低开发难度、加快开发速度,目前市面上销售和使用的国产主流组态软件有:亚控科技公司的组态王、力控科技的三维力控等,这些组态软件都配有驱动程序支持与各种PLC进行通讯,采用PLC收发数据并与监控计算机运行组态软件构成监控系统的优点是可以定义组态软件的内部变量直接与PLC的内部继电器和寄存器对接,使用灵活方便,不需要对组态软件做任何修改可以直接使用,不需要对组态软件的开发商提出任何额外技术要求。
简单的系统也可不用监控计算机,代之以主监控手机,该手机经过设置,可以随时监控和查询1~32台所有远端设备的运行参数。
控制系统功能 本套系统的数据发送方式和具备的功能基本涵盖了现场可能出现的实际应用需求。
当监控手机可以在任何时间,发送预先设定的代码查询对应控制设备的运行情况,远端控制设备收到信号后,在通讯信道通畅的情况下,会在20秒内将预先定义的汉字和数据区内的数据发到监控手机上,等同与手机之间发送短信。可以把1~32台远端设备中的任意部监控手机设置为同一部手机,则该部手机就可以同时监控这些设备的运行状况。
远端控制系统可以预先设定为以下几种发信方式或组合应用:在×时×分×秒定时发送运行数据;每间隔×时×分×秒时间周期发送运行数据;在PLC内部的某一内部继电器被置位时,立即发送运行数据;在设备出现运行故障时,立即发出报警信息。
在远程监控计算机上,运行组态王监控软件或其它软件,可以接收1~32台远端控制设备发来的数据,也可由上位监控计算机随时主动发出信号,通知远端设备中的任意一台PLC将数据发回计算机上。
应用实例
本监控系统组成配置灵活,新颖实用,功能丰富,可以广泛使用在偏远井站、山区、黄土丘陵、滩海等交通不便环境恶劣下的远程设备的自动监控,实现无人值守,可以大大降低人工费用。与数传电台等构成的无线专网相比,具有设备投入低、维护费用少、不用申请无线频段,通讯距离远、使用简单方便等优点,具有广阔的应用前景。
我们已将该控制系统配套在潜油直线电机抽油系统的远程监控系统中,通过远程监控功能,任何时候发出一个监控短信,设备的温度、压力、电流等运行参数就显示在手机上,使我们能够及时掌握设备的运行情况,一旦出现特殊情况,可以立即进行处理,收到了非常好的效果,经过使用和测试,短信远程监控系统的可靠性是非常令人满意的,受到了现场操作使用人员的普遍欢迎。
本监控系统在油田当前在用的许多设备上可以实际应用,如可以配套安装在油田螺杆泵抽油系统的远程控制系统上、对螺杆泵的电气及变频调速系统进行远程监控,可以及时排除可能出现的故障,进一步提高螺杆泵采油系统的可靠性;安装在海上平台控制设备上、可以对设备进行远程监控及故障诊断;使用在储油罐自动回收天然气系统上,可以对压缩机的润滑和水冷却系统进行远程监控,实现无人职守。
本控制系统实际上是一个通用的控制系统,在有手机信号的地区,可以配套安装到任何需要远程监控数据的系统中,使用领域广泛。