遠程化工實驗手機監控功能的實現

吳永貴

(南京化工職業技術學院 化學工程系, 江蘇 南京 210048)

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遠程化工實驗手機監控功能的實現

吳永貴

(南京化工職業技術學院 化學工程系, 江蘇 南京 210048)

遠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控實驗裝置。基于西門子公司的無線異步收發的TC35模塊,開發了基于工控組態軟件的遠程手機監控化工實驗裝置的功能。重點介紹了組態過程、方法及在遠程化工實驗中的應用。

化工實驗; 遠程實驗; 手機監控

實驗、實訓教學因其實踐性較強,在整個教學環節中占有十分重要的地位。對于許多實踐性較強的學科來說,實驗是學生獲取知識的必需項目[1]。運用Internet進行遠程實驗教學成為現代教育技術應用的一大趨勢[2-4]。工控組態軟件是一個基于Windows環境下的數據采集、監測、處理和控制軟件包,是對現場生產數據進行采集與過程控制的專用軟件[5]。我們開發的遠程化學反應操作實驗系統[6-7]已成功應用于遠程教育中。基于Web的遠程化學反應操作實驗系統可以使學生通過網絡進行化工專業實驗,可以在任何時間、任何地點通過網絡進行實驗。

遠程實驗時,因學生分散,大部分是一人獨立遠程操作,現實中要求中途不離開操作站很難。為保證實驗能夠安全順利完成,我們在原系統的基礎上,開發了基于GSM的TC35模塊的手機監控實驗裝置的功能。以覆蓋全國的GSM網絡,利用GSM手機模塊以短消息方式進行信息的傳輸與遠程控制[8-10],使遠程實驗學生在離開操作站后,能夠通過手機繼續對實驗裝置進行監控。

short message service(SMS)短信息服務是global system for mobile communication(GSM)系統中提供的一種GSM終端(手機)之間,通過服務中心進行文本信息收發的應用服務,其中服務中心完成信息的存儲和轉發功能。利用GSM短信息系統進行無線通信還具有雙向數據傳輸功能,性能穩定,為遠程數據傳送和監控設備的通信提供了一個強大的支持平臺[11]。隨著GSM移動通信網絡的迅速普及和競爭的日益激烈,GSM模塊作為一種主要的GSM網絡接入設備,新技術和新業務的開發和應用也蓬勃發展起來[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系統方案中的數據、語音傳輸、短消息服務和傳真[13]。

1 TC35短信模塊組態

在組態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送短信的手機卡),組態軟件提供TC35的驅動程序,通過驅動程序控制手機短信的發送。當事件發生后(如高限報警、低限報警等)通過此模塊發送事件信息到遠程學生手機中,學生接收控制中心的事件消息,做出相應的動作或設置。

在IO設備組態窗口,雙擊“SIMENS TC35”啟動設備配置,第一步輸入：設備名稱為TC35、設備描述為短信模塊(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”進入設備配置第二步,選擇串口為COM2(選沒有占用的串口)。點擊“設置”按鈕,進行“通信參數設置”，見圖1。波特率為9 600、奇偶校驗為無、數據位為8、停止位1。注意:操作系統的“通信參數”必須與這里的“通信參數”設置一樣。點擊“下一步”進入設備配置第三步,點擊“完成”按鈕,即可完成TC35短信模塊的組態。

圖1 串口設置界面

為便于測試這里用組態軟件提供的SIMULATOR(仿真)IO作為溫度的采集設備,實際實驗裝置由現場設備提供。在IO設備組態窗口,雙擊“SIMULATOR(仿真)”啟動設備配置,輸入設備名稱PLC、設備描述為仿真驅動(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備組態。

2 數據庫組態

啟動數據庫管理器DbManager,分別建立TC35和PLC的數據庫點。TC35共建6個點,其中:Fs_hm為遠程學生手機號碼、Fs_nr為裝置產生的事件信息、Fs_fs為向遠程學生發送事件信息、Js_hm為Sim卡的手機號碼、Js_nr為遠程學生響應的動作、DxZx為短信中心號碼(Sim卡的所屬地區的短信中心號,由當地營運商提供,網上可以搜到。),如圖2所示。

圖2 TC35節點數據庫點

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

圖3 PLC節點數據庫點

3 事件動作及學生動作

要將裝置的事件信息即時發送到遠程學生手機上,可通過動作腳本來執行。啟動全局腳本→動作→應用程序動作。組態軟件運行起來之后,需要先寫入短信中心號碼、啟動PLC及寫入學生手機號碼。在“進入程序”選項卡中輸入下列動作腳本:

TC35DxZx.DESC=″+8613800250500″;//短信中心號碼 PLCRun.PV=1;//仿真驅動器狀態控制 TC35Fs_hm.DESC=″1385*******″//學員手機號碼 在“程序運行周期執行”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:″+RealToStr(PLCTi110.PV,3,0)+″請及時處理！″;//短信內容 TC35Fs_fs.DESC=″1″;//發送短信 TC35Js_hm.DESC=″1395*******″;//TC35模塊中Sim卡手機號碼 If TC35Js_nr.DESC==″0″ Then PLCRun.PV=0//遠程學生返動作 Endif Endif

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

圖4 “I/O監控器”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設備、COM2串口、PLC設備;6—9行分別是寫入短信中心號碼成功和仿真驅動器PLC啟動成功;10—15行分別為成功寫入學生手機號碼、事件信息、短信發送;最后2行是成功寫入Sim卡手機號碼。

學生接到事件短信后,要根據操作規程進行相應操作。這里可以回復0來改變PLC的狀態,以驗證遠程學生動作。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。

4 現場裝置處理方法

以上是在Windows7操作系統中,ForceControl V7.0下做的測試。我們的現場裝置操作站操作系統是WindowsXP、組態軟件是ForceControl V6.1;Web服務器操作系統是Windows Server 2003、數據庫是Microsoft SQL Server 2000。由于現場裝置有多套,為保證安全穩定,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)及對學生返回動作變量(Msg_Action.DESC,即TC35接收短信內容。)賦空值。即在“應用程序動作”的“進入程序”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接收短信內容

學生信息(含手機號碼)均存儲在SQL Server中,學生按約定時間遠程登錄,學號、密碼及時間經系統驗證正確后,進入指定裝置,寫入TC35接收信息號碼(Student_Tel.DESC,即遠程學生手機號碼。)。事件發生時,操作站寫入事件內容(Msg_Event.DESC)及發送指令(Send.DESC)。學生收到事件信息后直接回復動作給TC35接收信息內容(Msg_Action.DESC),TC35接收到返回信息后,直接賦給學生操作的裝置變量。

比如遠程學生登錄操作的是氧化D裝置,要監控反應溫度Tic404點,當溫度升高時,需要調節調節閥開度(TV402.PV)。在“應用程序動作”的“程序運行周期執行”選項卡中輸入下列動作腳本(“進入程序”選項卡中的腳本與前述相同):

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

5 結論

在基于工控組態軟件的遠程化工實驗系統的基礎上,擴展了基于GSM的TC35模塊的手機監控實驗裝置功能。系統利用TC35模塊進行事件信息傳送,實現簡單、設備成本低、通信范圍寬、抗干擾能力強、可靠性高,已成功應用在遠程化工實驗系統上。運行結果表明：遠程學生在離開操作站后,能夠通過手機繼續對實驗裝置進行監控，系統能夠及時準確地發送事件信息和接收遠程學生操作指令,實驗能夠安全順利完成,取得了良好的效果；系統運行穩定可靠,網絡覆蓋廣。

References)

[1] 吳永貴.遠程化工實驗之輔助教學功能的實現[J].實驗室研究與探索,2011,30(12):208-211.

[2] 屈鴻翔,李民.現代遠程教育實驗教學平臺的構建[J].北京廣播電視大學學報,2010(1):22-24.

[3] 余瑾,楊軍,李忠明.工業控制網絡綜合實驗系統的研制[J].實驗技術與管理,2012,29(3):295-298.

[4] 翟敬梅,徐曉,黃平,等.機械基礎遠程實驗教學平臺的設計與建設[J].實驗技術與管理,2012,29(4):84-89.

[5] 吳永貴.工控組態軟件在化工實訓教學中的應用[J].實驗室科學,2009(5):119-120.

[6] 南京化工職業技術學院.用于實訓教學的乙苯脫氫制苯乙烯裝置:中國,200920039329.3[P].2010-05-12.

[7] 南京化工職業技術學院.用于實訓教學的均四氧化制均酐裝置:中國,200920039328.9[P].2010-05-12.

[8] 楊永.基于GPS模塊與GSM模塊的雙CPU開發與應用[D].南京:東南大學,2006.

[9] 李海生.基于GSM短消息的遠程監測系統[D].秦皇島:燕山大學,2005.

[10] 盛蘇英.開放實驗教學中短信平臺的建設[J].實驗技術與管理,2009,26(8):78-79.

[11] 葉丹霞,王家禮.GSM模塊TC35及在遠程監控系統中的應用[J].現代電子技術,2005(5):62-64.

[12] 吳玉田,王瑞光,鄭喜鳳,等.GSM模塊TC35及其應用[J].計算機測量與控制,2002,10(8)：557-560.

[13] 崔鳴,顏廷秦,周昌雄,等.GSM模塊TC35在汽車信息記錄儀中的應用[J].山西電子技術，2007(5):35-36.

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國家骨干高職學校建設項目(11-11-01)；高等職業學校提升專業服務產業發展能力項目(教職成廳函〔2011〕71號)

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

E-mail：njwyg@163.com

TP319；G434

A

1002-4956(2015)2- 0094- 03