基于通信技术及无线传输技术实现数据远程监控

张 强

(大唐佛山热电有限责任公司，广东 佛山 528500)

0 引言

准确而详尽的数据是运行人员对设备进行控制方式调整判断的重要依据。设备可上传到上位机的参数越多，运行人员所获得的信息就会越全面，运行人员凭借所获的信息做出的判断就会越准确。同时可提前对设备的运行状况进行全面评估，判断设备是否处于健康状态下运行，并提前采取防范措施，防止设备受到不必要的损坏。

1 利用通信技术实现设备相关数据的传输

1.1 通信技术应用背景介绍

某厂首站进行改造后，新增加了3号热网疏水泵。疏水泵电机含有10支电机线圈温度。而原有PLC控制系统的模拟量卡件已无多余容量增加温度测点。但电机线圈温度需实时进行监控，以保证疏水泵电机在可控状态下运行。这时就可利用通信技术对疏水泵温度测点传输到上位机进行监控[1]。

利用通信技术需另外增加智能温度巡检仪及串口服务器两个设备。智能温度巡检仪需包含RS-485通信协议接口。串口服务器简单地说就是一种网络通信接口转换设备，它能够将常见的RS-232、RS-485、RS-422串口转换成TCP/IP网络接口，实现RS-232、RS-485、RS-422串口与TCP/IP网络接口的数据双向透明传输。使得常规的串口设备能够立即具备TCP/IP网络接口功能，从而达到连接网络进行数据通信的目的。

1.2 通信技术传输设备数据分析

首先将疏水泵温度测点上传至智能温度巡检仪处，以便在就地巡检仪处对3号疏水泵电机温度进行监控。然后利用智能温度巡检仪的RS-485通信接口与串口服务器连接。然后上位机组态软件就可以通过以太网读取3号热网疏水泵电机温度的数据。

而上位机组态软件要读取设备的数据还需两项重要的操作：串口服务器的配置和设备的通信协议。

另外，还需对串口服务器的IP地址、端口进行设置(见图1)。IP地址需要保证与上位机IP地址在同一个网段内。而端口设置需对数据的校验位、数据位、停止位、远程端口及本地端口进行配置。串口服务器端口配置的信息需与上位机组态软件中对应端口的配置信息一致。一般来说，串口的波特率选择9 600，数据位为8，停止位为1，校验位选择无校验即NONE。远程端口即为上位机的TCP网络服务器的服务端口号，本地端口自行设定，之后需要在上位机中用到[2-3]。

图1 串口服务器配置参数

将串口服务器配置好后，将串口设备、串口服务器与上位机进行连接。串口设备与串口服务器通过485两芯电缆连接。串口服务器与上位机通过交换机连接。

串口服务器与上位机进行连接需要对上位机组态软件进行相关配置。串口服务器的端口配置需与上位机保持一致。相应的配置端口号、波特率及数据传输的数据位、停止位及校验位(见图2)。

图2 串口服务器与上位机组态软件端口配置参数

以上串口服务器与上位机组态软件端口配置完成，可以实现上位机与串口服务器的通信连接。

上位机与串口服务器通信成功后，还需对上位机组态软件进行配置，实现上位机与串口设备的通信。这一项需要设备厂家给出通信协议进行实现。

当在同一Modbus网络上通信时，此协议决定了每个控制器需要知道它们的设备地址，按地址发来的消息进行识别，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。

每个串口设备内部可以设置仪表设备号及使用的通信协议、通信的波特率，同时串口设备通信协议给出了哪些信息可以发送到上位机，及发送信息的长度。通过上位机组态软件中设置相应的设备号及通信信息的单元格式(见图3)。起始地址及数据长度，使得上位机与串口设备实现通信。

如3号疏水泵智能温度巡检仪的通信协议如下：

Modbus通信协议

串口：8位数据位，1位停止位，无奇偶效验

波特率：1 200，2 400，4 800，9 600

RTU模式

巡检仪通信地址如表1所示。

表1 巡检仪通信地址

由此填写组态软件中通信协议为Modbus_RTU/TCP通信协议。根据巡检仪通信地址，可以得知起始地址为0，通信长度为32。这样将在组态软件中将每一个模拟量对应相应的地址，可以在上位机中读出相应的温度参数(见图4)。

图4 模拟输入变量

2 利用无线传输技术传输远程设备数据

对于供热管道来说，管道流量计的安装对直管段的要求极为苛刻，如果不能保证测量环境，那么流量测量的准确性就无法保证。而首站内部的直管段很可能就无法满足测量要求。所以热网管道流量计一般就会远离控制室。而热量计二次表安装的位置基本也会距离控制室很远。这时远距离敷设信号传输电缆就可能是一件事倍功半的事情。这时，就可以使用无线网桥技术实现数据的远距离传输。

无线网桥就是无线网络的桥接，它利用无线传输方式实现在两个或多个网络之间搭起通信的桥梁。两点之间建立通信连接。从客户的需求和实际勘查的状况来看传输方式，并进行适合的无线网桥设置，有以下几种传输方式：(1)AB两点之间可视，没有障碍物阻挡；(2)AB两点之间不可视，但两者之间可以通过一座C楼间接可视(3)AB两点之间不可视，但两者之间间距较近。

以本厂为例，新增供热管道流量计与控制室之间距离约500多米，而流量计信号进入热量积算仪计算供热热量。需上传的信息分别为供水温度、回水温度、供水瞬时流量、供水瞬时热量、供水累计流量、供水累计热量。而热量积算仪的AO通道只能送出一路模拟量信号，故可利用通信方式及无线网桥方式传输以上数据。

通信方式配置与以上相同，无线网桥节省了大量的电缆和人力，从而只需对网桥进行设置。

网桥的设置分为工作模式设置、IP地址段设置和末位IP地址设置。对于数据源的一方设置为接收方，对于接收数据的一方设置为发射方。然后将反射方和接收方的IP地址网段进行设置为相同。但数据源使用的串口服务器IP地址无须与网桥地址在同一网段内。这样就可以将热量积算仪通过485线接入串口服务器，然后通过串口服务器与网桥连接。发射方的网桥接收到数据后通过网线传输到以太网中，上位机从以太网中读取数据，实现数据的显示。

3 结语

此次热网改造中，利用通信技术及无线传输技术，完成了多个设备的重要数据传输任务。不仅可以节省大量的施工工程量，同时可以节省大量的物资。对于资金紧张的企业来说，可以节省开支。从现场设备的稳定性来说，由于网桥在执行转发前先接收帧并进行缓冲，会引入更多时延。由于网桥不提供流控功能，在流量较大时有可能使其过载，从而造成帧的丢失。因此数据传输有时会出现短暂的中断后恢复监视功能。但是，这对运行人员监控来说已远远满足要求。