吴永贵

(南京化工职业技术学院 化学工程系, 江苏 南京 210048)



远程化工实验手机监控功能的实现

吴永贵

(南京化工职业技术学院 化学工程系, 江苏 南京 210048)

远程化工实验大部分是一人独立操作,中途不能离开操作站,一旦离开就不能及时监控实验装置。基于西门子公司的无线异步收发的TC35模块,开发了基于工控组态软件的远程手机监控化工实验装置的功能。重点介绍了组态过程、方法及在远程化工实验中的应用。

化工实验; 远程实验; 手机监控

实验、实训教学因其实践性较强,在整个教学环节中占有十分重要的地位。对于许多实践性较强的学科来说,实验是学生获取知识的必需项目[1]。运用Internet进行远程实验教学成为现代教育技术应用的一大趋势[2-4]。工控组态软件是一个基于Windows环境下的数据采集、监测、处理和控制软件包,是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件[5]。我们开发的远程化学反应操作实验系统[6-7]已成功应用于远程教育中。基于Web的远程化学反应操作实验系统可以使学生通过网络进行化工专业实验,可以在任何时间、任何地点通过网络进行实验。

远程实验时,因学生分散,大部分是一人独立远程操作,现实中要求中途不离开操作站很难。为保证实验能够安全顺利完成,我们在原系统的基础上,开发了基于GSM的TC35模块的手机监控实验装置的功能。以覆盖全国的GSM网络,利用GSM手机模块以短消息方式进行信息的传输与远程控制[8-10],使远程实验学生在离开操作站后,能够通过手机继续对实验装置进行监控。

short message service(SMS)短信息服务是global system for mobile communication(GSM)系统中提供的一种GSM终端(手机)之间,通过服务中心进行文本信息收发的应用服务,其中服务中心完成信息的存储和转发功能。利用GSM短信息系统进行无线通信还具有双向数据传输功能,性能稳定,为远程数据传送和监控设备的通信提供了一个强大的支持平台[11]。随着GSM移动通信网络的迅速普及和竞争的日益激烈,GSM模块作为一种主要的GSM网络接入设备,新技术和新业务的开发和应用也蓬勃发展起来[12]。TC35是Siemens公司推出的新一代无线通信GSM模块,可以快速安全可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务和传真[13]。

1 TC35短信模块组态

在组态软件中利用西门子的TC35短信模块(TC35模块中放一张可以正常发送短信的手机卡),组态软件提供TC35的驱动程序,通过驱动程序控制手机短信的发送。当事件发生后(如高限报警、低限报警等)通过此模块发送事件信息到远程学生手机中,学生接收控制中心的事件消息,做出相应的动作或设置。

在IO设备组态窗口,双击“SIMENS TC35”启动设备配置,第一步输入：设备名称为TC35、设备描述为短信模块(可选)、更新周期为1 000(单位毫秒不变)等。选择通信方式:串口(RS232/422/485)。点击“下一步”进入设备配置第二步,选择串口为COM2(选没有占用的串口)。点击“设置”按钮,进行“通信参数设置”，见图1。波特率为9 600、奇偶校验为无、数据位为8、停止位1。注意:操作系统的“通信参数”必须与这里的“通信参数”设置一样。点击“下一步”进入设备配置第三步,点击“完成”按钮,即可完成TC35短信模块的组态。

图1 串口设置界面

为便于测试这里用组态软件提供的SIMULATOR(仿真)IO作为温度的采集设备,实际实验装置由现场设备提供。在IO设备组态窗口,双击“SIMULATOR(仿真)”启动设备配置,输入设备名称PLC、设备描述为仿真驱动(可选)、更新周期为1 000(单位毫秒不变)等,选择通信方式为同步(板卡、适配器、SPI等),点击“完成”按钮即可完成仿真设备组态。

2 数据库组态

启动数据库管理器DbManager,分别建立TC35和PLC的数据库点。TC35共建6个点,其中:Fs_hm为远程学生手机号码、Fs_nr为装置产生的事件信息、Fs_fs为向远程学生发送事件信息、Js_hm为Sim卡的手机号码、Js_nr为远程学生响应的动作、DxZx为短信中心号码(Sim卡的所属地区的短信中心号,由当地营运商提供,网上可以搜到。),如图2所示。

图2 TC35节点数据库点

接着建2个仿真点：Ti110为报警点(由仿真PLC产生)、Run为仿真PLC状态控制,如图3所示。

图3 PLC节点数据库点

3 事件动作及学生动作

要将装置的事件信息即时发送到远程学生手机上,可通过动作脚本来执行。启动全局脚本→动作→应用程序动作。组态软件运行起来之后,需要先写入短信中心号码、启动PLC及写入学生手机号码。在“进入程序”选项卡中输入下列动作脚本:

TC35DxZx.DESC=″+8613800250500″;//短信中心号码 PLCRun.PV=1;//仿真驱动器状态控制 TC35Fs_hm.DESC=″1385*******″//学员手机号码 在“程序运行周期执行”选项卡中输入下列动作脚本: If PLCTi110.PV>295 Then TC35Fs_nr.DESC=″Ti110温度已达:″+RealToStr(PLCTi110.PV,3,0)+″请及时处理！″;//短信内容 TC35Fs_fs.DESC=″1″;//发送短信 TC35Js_hm.DESC=″1395*******″;//TC35模块中Sim卡手机号码 If TC35Js_nr.DESC==″0″ Then PLCRun.PV=0//远程学生返动作 Endif Endif

程序运行中,变量“Ti110.PV”由仿真驱动器进行增量,应用程序动作检查“Ti110.PV”是否大于295,是则写入事件信息,并写入发送数指令“1”,图4为“I/O监控器”下方的事件窗口,在此窗口中可以看到TC35的通信状态、请求情况、应答情况和其他一些通信状态。

图4 “I/O监控器”事件窗口

在图4中：第1—第2行是无加密锁信息;3—5行成功打开TC35设备、COM2串口、PLC设备;6—9行分别是写入短信中心号码成功和仿真驱动器PLC启动成功;10—15行分别为成功写入学生手机号码、事件信息、短信发送;最后2行是成功写入Sim卡手机号码。

学生接到事件短信后,要根据操作规程进行相应操作。这里可以回复0来改变PLC的状态,以验证远程学生动作。如果Js_nr.DESC接收的值为“0”,程序动作将Run.PV赋值0,控制PLC状态。

4 现场装置处理方法

以上是在Windows7操作系统中,ForceControl V7.0下做的测试。我们的现场装置操作站操作系统是WindowsXP、组态软件是ForceControl V6.1;Web服务器操作系统是Windows Server 2003、数据库是Microsoft SQL Server 2000。由于现场装置有多套,为保证安全稳定,TC35安装在装置操作站电脑上。操作站运行时就分别写入短信中心号码(Csca.DESC)、Sim卡手机号码(Sim_Tel.DESC)及对学生返回动作变量(Msg_Action.DESC,即TC35接收短信内容。)赋空值。即在“应用程序动作”的“进入程序”选项卡中输入下列动作脚本:

Csca.DESC=″+8613800250500″;//短信中心号码 Sim_Tel.DESC=″1395*******″;//TC35模块中Sim卡手机号码 Msg_Action.DESC=″″//TC35接收短信内容

学生信息(含手机号码)均存储在SQL Server中,学生按约定时间远程登录,学号、密码及时间经系统验证正确后,进入指定装置,写入TC35接收信息号码(Student_Tel.DESC,即远程学生手机号码。)。事件发生时,操作站写入事件内容(Msg_Event.DESC)及发送指令(Send.DESC)。学生收到事件信息后直接回复动作给TC35接收信息内容(Msg_Action.DESC),TC35接收到返回信息后,直接赋给学生操作的装置变量。

比如远程学生登录操作的是氧化D装置,要监控反应温度Tic404点,当温度升高时,需要调节调节阀开度(TV402.PV)。在“应用程序动作”的“程序运行周期执行”选项卡中输入下列动作脚本(“进入程序”选项卡中的脚本与前述相同):

IF Msg_Action.DESC<>″″ THEN //远程学生返回动作 TV402.PV=StrToInt(Msg_Action.DESC);//学生返回动作赋给装置变量 Msg_Action.DESC=″″//TC35接收短信内容赋空值 ELSE IF Tic404d.PV>445 THEN Msg_Event.DESC=″Tic404温度已达:″+RealToStr(Tic404d.PV,5,1)+″请及时处理！″;//写入短信内容 Send.DESC=″1″//发送短信 ENDIF ENDIF

5 结论

在基于工控组态软件的远程化工实验系统的基础上,扩展了基于GSM的TC35模块的手机监控实验装置功能。系统利用TC35模块进行事件信息传送,实现简单、设备成本低、通信范围宽、抗干扰能力强、可靠性高,已成功应用在远程化工实验系统上。运行结果表明：远程学生在离开操作站后,能够通过手机继续对实验装置进行监控，系统能够及时准确地发送事件信息和接收远程学生操作指令,实验能够安全顺利完成,取得了良好的效果；系统运行稳定可靠,网络覆盖广。

References)

[1] 吴永贵.远程化工实验之辅助教学功能的实现[J].实验室研究与探索,2011,30(12):208-211.

[2] 屈鸿翔,李民.现代远程教育实验教学平台的构建[J].北京广播电视大学学报,2010(1):22-24.

[3] 余瑾,杨军,李忠明.工业控制网络综合实验系统的研制[J].实验技术与管理,2012,29(3):295-298.

[4] 翟敬梅,徐晓,黄平,等.机械基础远程实验教学平台的设计与建设[J].实验技术与管理,2012,29(4):84-89.

[5] 吴永贵.工控组态软件在化工实训教学中的应用[J].实验室科学,2009(5):119-120.

[6] 南京化工职业技术学院.用于实训教学的乙苯脱氢制苯乙烯装置:中国,200920039329.3[P].2010-05-12.

[7] 南京化工职业技术学院.用于实训教学的均四氧化制均酐装置:中国,200920039328.9[P].2010-05-12.

[8] 杨永.基于GPS模块与GSM模块的双CPU开发与应用[D].南京:东南大学,2006.

[9] 李海生.基于GSM短消息的远程监测系统[D].秦皇岛:燕山大学,2005.

[10] 盛苏英.开放实验教学中短信平台的建设[J].实验技术与管理,2009,26(8):78-79.

[11] 叶丹霞,王家礼.GSM模块TC35及在远程监控系统中的应用[J].现代电子技术,2005(5):62-64.

[12] 吴玉田,王瑞光,郑喜凤,等.GSM模块TC35及其应用[J].计算机测量与控制,2002,10(8)：557-560.

[13] 崔鸣,颜廷秦,周昌雄,等.GSM模块TC35在汽车信息记录仪中的应用[J].山西电子技术，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国家骨干高职学校建设项目(11-11-01)；高等职业学校提升专业服务产业发展能力项目(教职成厅函〔2011〕71号)

吴永贵(1960—)，男，江苏金湖，学士，高级实验师，研究方向为实验研究与开发.

E-mail：njwyg@163.com

TP319；G434

A

1002-4956(2015)2- 0094- 03