（大连输油气分公司 辽宁大连 116300）
摘要：为了解决站场及阀室外电线路长时间中断造成的自动化系统离线及通信中断，设计了一款能够实现当外电线路中断时，通过手机短信，通知相关人员做好相应准备。采用GSM模块与PLC相结合，通过对电源、外围电路、软件系统设计，实现了一旦外电线路中断，能够短信通知系统预设人员电话，实际应用表明：该装置的投用，降低了因外电线路中断，造成的阀室通信中断故障，提高了通信系统的完好率。
关键词：GSM/GPRS模块；外电线路；停电报警装置
在长距离输送管道中，阀室是必不可少的一部分，部分阀室具备远程控制功能，一旦管道存在异常，调度中心可以远程操作相关阀门。如何确保调度中心指令有效的执行，除了与相应设备设施的完好性有关，还与设备设施的供电电源有关。尤其当阀室外电线路长时间中断，备用电源电池耗尽时，自动化系统随即瘫痪，通信系统立即中断。在实际生产过程中，这种现象是存在的，虽然我们可以通过人员定期巡检、要求电业局停电告知等手段来提前预防，但仍不能从根本上解决问题，因此有必要设计一款停电报警装置对阀室停电及来电状态进行监测，以期随时掌握外电线路供电情况，必要时安排发电机到阀室进行发电作业。
1 停电报警装置的总体设计
1.1 功能概述及设计目标
停电报警装置能够满足外单线路停电时，能够及时检测，并通过拨打电话及发送短信的方式进行提醒。该装置使用简单，操作方便，故障率低，待机时间长。
1.2 总体设计框架
系统总体结构如图1所示，系统主要由可编程序控制器(PLC)、GRM100智能监控器、GSM MODEM、手机、客户端及可选的装有GRM OPC Server和组态软件的PC端。
PLC采用西门子的S7-200(CPU224XP型)，另扩展模拟量输入模块EM231，完成阀室模拟量的检测及处理，包括温度、压力、可燃气体浓度、电池电压和电流；完成现场设备的启停控制及状态检测等。GRM100智能监控器结合GSM MODEM和手机实现对PLC中的任意变量报警，报警条件可任意设置；可由短信读写PLC中的任意变量； 短信报警和短信查询的内容可任意配置；可带有多个PLC变量，每个变量可选多种数据格式；短信功能由GRM100独立执行，不论PC端是否开机，不论Internet网络连接是否正常，短信功能都不受影响。客户端装有GRM100 开发软件GRM Developer，完成对GRM100 的配置，通过USB口下载到GRM100中。 通过Internet网络，PC端的GRM OPC Server与被监控端的GRM100连接起来，PC端的组态软件通过GRM OPC Server作为公共的接口，与GRM100通讯，由GRM100去读写被监控的PLC内的变量。这一功能可选，视实际需要而定。
2 硬件设计
GRM100自带两个485通讯口，通过其中任何一个均可与S7-200的PPI通讯口直接连接。另一个485通讯口可以和其他设备相连。
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GRM100通过自带的RS232端口与GSM MODEM连接，实现短信报警、短信读变量、短信写变量、短信查询、短信控制等功能；通过USB口与客户端相连，实现自身配置；通过10/100M以太网接口与PC端相连，实现电脑无线远程监控现场数据，无需固定IP地址，无需其他设置，支持手机网页浏览。
3 软件设计
3.1 数据采集及处理
利用S7-200实现对阀室相关模拟量的采集及处理，以压力采集过程为例，利用中断的方式，200ms采集一次。
3.2 GRM100配置
GRM100的配置需要在装有软件GRM Developer的客户端完成，GRM100使用方法类似于组态软件，只需选择对应的PLC通讯协议，GRM100即可主动采集PLC的数据。
3.3 设置关联变量
在GRM Developer中建立与PLC采集的温度、压力、可燃气体浓度、电池电压和电流等物理参数，和阀等外部控制设备控制变量的关联变量。需要读取的PLC寄存器，及对应地址。短信读、短信写功能选中后可用手机短信读写该变量当前值；还要注意数值的线性转换。
3.4 设置短信功能
GRM100通过短信可实现短信报警、短信读变量、短信写变量、短信查询、短信控制等功能，本系统只用到短信查询和短信报警功能。
短信查询功能用户需要设置查询名称、授权用户组和消息模版三个要素。查询名称“温度”等价于查询名称缩写“WD”；授权用户组可设置使用权限；在查询消息模版中设置好需要查询的参数，用户接收的短信模版。
本系统中用户用手机发送“查，温度”，模块回复短信“2014-11-12，10：39：56，温度=14.0℃”。
短信报警分为四类：界限报警，用于单个整数或浮点数的报警，高于高限或低于低限时发出报警，如温度高于50 度或者低于10 度要发出报警短信；条件报警（开关量报警），用于开关量或者条件表达式的报警。在表达式为真时，发出报警短信；根据单个整数变量的不同值，发出不同内容的报警短信，如变量为1，表示电压过高，变量为2，表示电流过高；掉电报警，GRM100 正常工作电源是DC8~28V，当GRM100 检测到电源断开或低于8V 时，向用户发送电源故障短信。
3.5 GRM100和组态软件建立远程无线监控
GRM100采用Internet云监控服务，消除了传统的网络系统要求一个专用的监控服务器和固定的IP地址的限制，用户无论身处何地，只要能连接Internet，都可以监控自己的设备，实现远程监控。
GRM100服务器和组态软件采用OPC方式通讯，组态软件作为OPC客户端。运行GrmOpcMgr.exe，打开GRM OPC管理器；添加GRM设备，输入设备序列号和密码；刷新GRM设备；连接成功后将设备保存设置到OpcSreve。新建组态工程，进入系统开发界面，将模块添加至I/O设备OPC中，在数据库中新建变量，与模块中的变量相关联，保存。运行整个系统即可在远程PC终端显示阀室的状态。
4 结论
远程阀室报警装置利用GRM100G块通过GPRS网络与远程PC主机和手机建立了良好的通信，将阀室实时状态展现在用户面前，为控制阀室提供了重要的依据，对阀室进行动态跟踪并且实时诊断其中存在的隐患，使阀室安全、有效、节能的运行，而且该方案无需铺设通讯电缆和现场值班人员，降低了系统建设成本和维护成本，是提高工作效率，经济效益和社会效益得到了明显的提高。
作者简介：张超（1982-01），工程师，本科，中国石油大学（华东），自动化，中国石油管道大连输油气分公司，生产管理。
论文作者:张超,韩明,高塔,张怀予
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/26
标签：短信论文; 变量论文; 组态论文; 外电论文; 设备论文; 线路论文; 模块论文; 《电力设备》2017年第27期论文;