基于力控7.0的无土栽培GPRS远程监控系统设计

张亚琴 赵 宽 郎文秀 齐维毅

（1.沈阳师范大学 实验教学中心，辽宁 沈阳 110034；2.沈阳师范大学 物理科学与技术学院，辽宁 沈阳 110034）

近年来，绿色蔬菜工厂及现代农业观光园逐渐出现。 作物的生产受到各种因素的影响， 其中种植环境中的室内温度、湿度、光照与营养液等是主要的影响要素。传统的人工控制方法难以达到科学合理种植的要求，由于无土栽培环境监控的特殊性，需要传输现场参数给管理者， 并把管理者的命令下达到现场执行设备， 同时要求专家可随时通过互联网了解种植现场的实时状况，为此设计了一套基于力控7.0 的无土栽培GPRS 远程监控系统。

1 监控系统方案设计

监控系统的远距离监控采用GPRS 和PLC 相结合的系统模式，实现对温室系统的无线远程监控。在温室现场采用触摸屏和PLC 相结合的模式，便于现场直接观测、控制。 监控系统传感器部分可监测种植环境中的室温、湿度、营养液EC 值和PH 值等。执行器部分包括控制温湿度及光照的相关设备，以及用于控制营养液EC 值、PH 值的流量计及电磁阀，用于控制水泵、循环泵启停的继电器等。触摸屏实现现场设备的启停控制、部分参数设置、主要数据显示及实时报警。PLC 及扩展模块是控制系统的核心，通过控制模块完成与GPRSDTU 的数据交互。 PLC（采集设备）定时将数据发送给GPRSDTU，同时PLC 实时接收GPRSDTU发来的数据， 完成相应控制功能，GPRSDTU 收到PLC 发来的数据后会立即转发到数据服务中心。

1.1 现场采集控制设备简介

PLC 采用西门子S7-200 系列的224XPCN， 具备两路RS-485 通信接口，其中一个通信接口是与现场触摸屏相连接的，而另一个通信接口是用于数据远传的， 采用MODBUS 协议通讯，符合设计需求。 该PLC 还具备14 入/10 出的开关量I/O，2 入/1出的模拟量I/O，最大可扩展168 点开关量、38 点模拟量。 模拟量扩展模块为EM235，有4 入/1 出的模拟量I/O。 触摸屏采用西门子smart1000 触摸屏，该触摸屏准确地提供了人机界面的标准功能，经济实用，具备高性价比。 流量计采用霍尔流量计用于检测营养液母液及酸液的输入量，当液体通过转子组件时，磁性转子转动并且转速随着流量的变化而变化， 霍尔传感器输出相应脉冲信号，反馈给控制器，由控制器进行调控。

1.2 GPRS 无线通信模块

无线通信模块采用的是深圳宏电的H7210DTU，H7200 无线DDN 通信系统为用户提供高速、永远在线、透明数据传输的虚拟专用数据通信网络。

DTU 配置采用宏电厂家提供的H7000 系列管理工具，本系统采用固定IP 地址，设置DSC 的IP 地址及端口号，与DSC 的通讯方式为UDP+DDP， 设置波特率，DTU 身份识别码为移动的手机号，需保证DTU、下位机、组态软件三者的通信参数设置一致。

1.3 数据服务中心

采用力控公司的FonceControl7.0 组态软件，使系统配置组态、控制点组态、工艺过程组态、报警报表和趋势曲线等软件设计实现模块化。

力控软件与DTU 的通讯配置，选择“I/O 设备组态”，进入IoManager。 选择“MODBUS（RTU 串行口）”，进行设备配置，通讯方式为网桥，设备厂家为宏电，端口号和终端ID 号设置与宏电DTU 设置一致。

2 组态监控画面

本设计采用力控组态软件设计系统的监控画面，实现实时监控及对数据的采集处理，提供报警、报表、实时曲线、历史曲线、打印等功能模块，不但能够对无土栽培工艺流程进行动态画面演示，对现场采集的数据进行存储、查询，而且能够对现场设备进行超限报警设置，显示实时及历史趋势，提供用户管理功能等。 远程监控画面如图1 所示。

图1 远程监控画面

3 结语

该远程监控系统具有可扩充性，支持采集终端、传感器等规模数量的增加；系统具有较好的易维护性，可对远程数据采集终端执行相应的远程操作命令， 包括远程参数设置与远程控制等；同时具有操作简易性，系统软件功能完善，采用模块化、图形化设计，操作简单方便。 该远程监控系统能够安全可靠、准确实时、全面高效地将无土栽培环境信息展现给远程监控人员。

[1]吕绪浩.KingSCADA 在锅炉补给水处理系统中的应用[J].科技资讯，2014（9）：118-119.

[2]谢瑜，王章瑞，刘慧芳，等.天然气田站控系统的模拟远程监控系统的设计[J].计量与测试技术，2011（4）：51-53.