1 引言

　　隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動(dòng)化，智能化程度的不斷的提高，中高壓大功率變頻調(diào)速裝置的研制和應(yīng)用漸漸成熟起來(lái)。

　　可靠性的保證是高壓變頻器得到承認(rèn)和推廣應(yīng)用的關(guān)鍵，為了達(dá)到這項(xiàng)要求，一些變頻器廠家設(shè)計(jì)了利用通信的方式，將現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)傳遞到遠(yuǎn)方終端，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)。以往實(shí)現(xiàn)這套遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)一般是利用公共電話網(wǎng)，通過(guò)modem撥號(hào)，配合相應(yīng)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。它明顯的缺點(diǎn)是只有撥號(hào)后才能通信，不能同時(shí)“點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)”通信等等。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信的其它方式是采用衛(wèi)星、微波、光纖或電臺(tái)，而這些種方法不僅設(shè)備投入耗資巨大，而且伴隨著較高的采購(gòu)成本和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

　　隨著無(wú)線通訊技術(shù)的進(jìn)步和不斷普及，gprs網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無(wú)處不在，而且應(yīng)用成本已經(jīng)降到了很低，而利用gprs嵌入高壓變頻器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控通信，不但具有系統(tǒng)易維護(hù)性、可擴(kuò)展性和安全性，而且具有g(shù)prs通訊的所有優(yōu)點(diǎn)。

　　基于gprs的遠(yuǎn)程監(jiān)控具有以下特點(diǎn)：

　?。?）快速登錄，永遠(yuǎn)在線，覆蓋面廣。

　?。?）安全性高，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中加入了加密機(jī)制，資料可以在公網(wǎng)上安全地傳輸。

　?。?）可靠性強(qiáng)，系統(tǒng)具有糾錯(cuò)、重發(fā)機(jī)制，從而確保資料的完整性和正確性。其次，系統(tǒng)具有自動(dòng)恢復(fù)功能，在gprs網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)不穩(wěn)定的情況下，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作，而無(wú)需人工干預(yù)。

　?。?）多用戶的業(yè)務(wù)復(fù)用，不同的網(wǎng)絡(luò)用戶共享同一組gprs信道，但只有當(dāng)某一個(gè)用戶需要發(fā)送或接收資料時(shí)才會(huì)占用信道資源。系統(tǒng)依托相應(yīng)的軟件，可以靈活地同時(shí)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)—點(diǎn)、點(diǎn)—多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。

　　（5）節(jié)電功能，在不發(fā)送資料的時(shí)間里設(shè)備可以處于待機(jī)狀態(tài)，定時(shí)或資料觸發(fā)登錄網(wǎng)絡(luò)。

　　gprs接入與電話撥號(hào)接入的比較如附表所示。

　　目前，我國(guó)移動(dòng)通訊推出的gprs業(yè)務(wù)日趨成熟，gprs的應(yīng)用逐漸成為監(jiān)控領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。而且用戶可以根據(jù)自己的需要，以月租、包月等多種形式進(jìn)一步降低gprs通信的費(fèi)用。因此，gprs作為目前和將來(lái)大規(guī)模發(fā)展的一種組網(wǎng)方式，具有分布式、集散型、網(wǎng)絡(luò)化、開放式特點(diǎn)，在工業(yè)控制、環(huán)境保護(hù)、水利水文監(jiān)測(cè)、報(bào)警等行業(yè)中必將得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。

2 gprs遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)

　　下面描述了通過(guò)gprs遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)方法，并說(shuō)明了如何利用at指令與gprs模塊通訊，提出了利用

　?。g覽器/服務(wù)器）架構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控的思想，并給出了試驗(yàn)的步驟及應(yīng)用實(shí)例。

　　2.1 gprs遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

　　gprs遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由智能控制器，gprs通信模塊、中國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)路（gprs網(wǎng)絡(luò)）、internet公共網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、企業(yè)局域網(wǎng)及其計(jì)算機(jī)設(shè)備等組成。高壓變頻器gprs遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)如圖1所示。

　　首先，高壓變頻系統(tǒng)采集到現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，并進(jìn)行加密、壓縮處理后，以數(shù)據(jù)流形式通過(guò)串行方式接到gprs通訊模塊上，與中國(guó)移動(dòng)基站進(jìn)行通信，基站sgsn再與網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)ggsn進(jìn)行通信，ggsn對(duì)分組資料進(jìn)行相應(yīng)的處理。gprs模塊以gprs資料包的形式通過(guò)gprs網(wǎng)絡(luò)把資料發(fā)送到中國(guó)移動(dòng)的內(nèi)部網(wǎng)（cmnet），然后由中國(guó)移動(dòng)通過(guò)gprs服務(wù)節(jié)點(diǎn)（gsn），把資料發(fā)送到internet上，并且去尋找在internet上的一個(gè)指定ip地址的服務(wù)器。由于gprs網(wǎng)絡(luò)工作方式是以ip地址尋址為基礎(chǔ)的，所以公網(wǎng)上的internet數(shù)據(jù)服務(wù)器只需要簡(jiǎn)單接入internet，并具備公網(wǎng)分配的ip地址即可。數(shù)據(jù)服務(wù)器端利用winsock編程，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資料的收發(fā)，并轉(zhuǎn)發(fā)到內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)庫(kù)上去。數(shù)據(jù)庫(kù)方便數(shù)據(jù)維護(hù)和webserver調(diào)用。系統(tǒng)同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)資料、指令的反向傳輸，以達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的。工作站通過(guò)internet訪問(wèn)web服務(wù)器，就可以瀏覽到各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的詳細(xì)信息了。

　　基于gprs的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)依靠移動(dòng)通信網(wǎng)路，在現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)采集完畢后，再根據(jù)實(shí)際需要編寫gprs終端通訊程序和相關(guān)軟件即可。

　　2.2 gprs遠(yuǎn)程終端的實(shí)現(xiàn)

　　gprs遠(yuǎn)程終端的數(shù)據(jù)采集如圖2所示。

　　gprs遠(yuǎn)程終端主要由數(shù)據(jù)采集器和gprs模塊構(gòu)成。首先，高壓變頻器的控制單元將采集到的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，一方面在現(xiàn)場(chǎng)顯示、參與控制，另一方面要發(fā)送給gprs模塊，控制gprs模塊本身的操作，并在資料模式下把經(jīng)過(guò)加密和容錯(cuò)處理后的資料發(fā)送給數(shù)據(jù)服務(wù)器。

　　高壓變頻裝置與gprs模塊之間的通信協(xié)議是串口協(xié)議，高壓變頻裝置通過(guò)串口來(lái)對(duì)gprs模塊進(jìn)行設(shè)置，在建立數(shù)據(jù)信道之前的設(shè)置指令包括：

　　at+cgdcont=1，“ip”，“cmnet”

　　說(shuō)明：初始化網(wǎng)絡(luò)會(huì)話，在模塊上建立一個(gè)資料賬號(hào)，接入到中國(guó)移動(dòng)gprs網(wǎng)絡(luò)。

　　返回：ok

　　at×e2ipa=1，1 說(shuō)明：當(dāng)前會(huì)話上的ip連接

　　返回：ok

　　at×e2ipo=1，“218.79.163.201”，5000

　　說(shuō)明：初始化一個(gè)tcp連接，218.79.163.201為服務(wù)器端ip地址。

　　返回：connect表明建立連接成功。

　　建立連接后，gprs模塊進(jìn)入資料狀態(tài)，高壓變頻裝置即可發(fā)送和接收信息資料了。

　　2.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

　　2.3.1 服務(wù)器端

　　在基于gprs的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)服務(wù)器端通過(guò)基于tcp/ip協(xié)議的socket套節(jié)字，進(jìn)行與gprs終端的資料收發(fā)，通過(guò)開發(fā)的在服務(wù)器運(yùn)行的軟件對(duì)資料進(jìn)行處理，然后更新到sql數(shù)據(jù)庫(kù)中，讓合法用戶可以在任何時(shí)刻、任何地方通過(guò)瀏覽器查看資料。瀏覽器通過(guò)因特網(wǎng)查看遠(yuǎn)程設(shè)備剛剛更新到數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析、顯示等功能。其工作流程如圖3所示：

　　2.3.2 瀏覽器

　　瀏覽器端不需要特別的軟件，系統(tǒng)自帶的上網(wǎng)軟件就可以訪問(wèn)到服務(wù)器上web接口。

　　2.4 gprs監(jiān)控系統(tǒng)的通訊試驗(yàn)

　　（1）首先，要插入sim卡（插卡時(shí)要斷開電源），接好天線，用rs-232串行線纜將gprs模塊與計(jì)算機(jī)串口連接。接通gprs模塊電源，等信號(hào)指示燈開始閃動(dòng)時(shí)表示模塊已經(jīng)開機(jī)，并且注冊(cè)gsm網(wǎng)絡(luò)成功。

　?。?）gprs設(shè)備上電，該設(shè)備自檢后，進(jìn)入命令模式，指示燈顯示工作正常。

　?。?）對(duì)gprs模塊進(jìn)行設(shè)置可以通過(guò)第三方軟件進(jìn)行參數(shù)配置也可以通過(guò)超級(jí)終端進(jìn)行測(cè)試，發(fā)送at指令at+cgdcont=1，“ip”，“cmnet”，若有數(shù)據(jù)顯示回車后返回ok。說(shuō)明硬件連接正確。也自編軟件進(jìn)行測(cè)試。圖4是超級(jí)終端連接gprsdtu的畫面。

　?。?）啟動(dòng)應(yīng)用服務(wù)器socket，假設(shè)服務(wù)器ip地址為218.79.163.201，端口為5000。

　　（5）利用at×e2ipo=1，“218.79.163.201”，5000，設(shè)置數(shù)據(jù)服務(wù)器ip地址和端口號(hào)?；剀嚭蠓祷豤onnect后表示成功建立連接。

　?。?）服務(wù)器端利用winsock編寫的軟件發(fā)送接收資料，gprs端采用超級(jí)終端模擬遠(yuǎn)程設(shè)備發(fā)送和接收資料。

　?。?）服務(wù)器端運(yùn)行上位軟件程序，將gprs傳送來(lái)的數(shù)據(jù)存入microsoft access數(shù)據(jù)庫(kù)，并進(jìn)行顯示。

　　（8）客戶端啟動(dòng)瀏覽器，查看并修改服務(wù)器上數(shù)據(jù)庫(kù)中的內(nèi)容。

3 服務(wù)器端上位軟件

　　本系統(tǒng)上位軟件采用北京昆侖通態(tài)的mcgs組態(tài)軟件通用版組態(tài)而成，由于該組態(tài)軟件集成了gprsdtu的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，所以對(duì)于用戶來(lái)講就比較容易了，只要在組態(tài)時(shí)設(shè)置好各個(gè)參數(shù)，然后運(yùn)行工程文件即可以通過(guò)gprs實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與遠(yuǎn)程監(jiān)控單元的實(shí)時(shí)連接。

　　遠(yuǎn)程的高壓變頻器與gprs模塊已經(jīng)用串口連接好，并作好了相應(yīng)的設(shè)置。本地服務(wù)器每隔5s向gprs模塊發(fā)送召喚命令，gprs模塊收到召喚命令并進(jìn)行校驗(yàn)后向服務(wù)器傳輸資料，包括現(xiàn)場(chǎng)的“實(shí)際頻率”、“定子電壓”、“定子電流”、“壓力”以及系統(tǒng)運(yùn)行的一些狀態(tài)量和報(bào)警信息等等，由服務(wù)器通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)保存。用戶通過(guò)瀏覽器便可以查看現(xiàn)場(chǎng)的所有數(shù)據(jù)并可獲悉變頻器的當(dāng)前運(yùn)行情況，還可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整變頻器當(dāng)前的一些參數(shù)，通過(guò)gprs模塊將修改后的參數(shù)值傳遞給高壓變頻器，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)高壓變頻器設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)，大幅提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、操作方式更加靈活、同時(shí)也減少了維護(hù)費(fèi)用，用戶還可以自行編制軟件用于歷史資料查詢、報(bào)表、統(tǒng)計(jì)、趨勢(shì)分析、打印等，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化操作。

　　3.1 主畫面

　　打開并運(yùn)行組態(tài)軟件后，會(huì)出現(xiàn)如圖5所示的畫面：

　　主畫面中的按鈕有刷新、報(bào)警查看、歷史數(shù)據(jù)、其他指示、曲線、參數(shù)查看、關(guān)閉串口。刷新按鈕用于開啟串口，對(duì)gprsdtu進(jìn)行召喚；當(dāng)按下關(guān)閉串口按鈕后，即關(guān)閉對(duì)gprsdtu的召喚，即不會(huì)再有新數(shù)據(jù)上傳；當(dāng)按下其他按鈕后，即進(jìn)入到相應(yīng)的畫面中。主畫面中有一個(gè)報(bào)警描述狀態(tài)欄，用于報(bào)警信息、主畫面中的指示燈有允許、外控、合閘、就緒、接通、運(yùn)轉(zhuǎn)、旁通、告警、遠(yuǎn)控箱、dcs、閉環(huán)、主畫面中的顯示欄用于顯示設(shè)定頻率、實(shí)際頻率、定子電壓、定子電流、壓力，所有這些顯示的數(shù)據(jù)都是通過(guò)gprsdtu上傳的。

　　需要注意的是主畫面中的日期和時(shí)間的顯示數(shù)值，是最后一次gprs dtu上傳的下位機(jī)時(shí)間，而不是上位機(jī)的運(yùn)行時(shí)間。

　　3.2 其他指示

　　當(dāng)按下其他指示按鈕后，進(jìn)入其他指示畫面，如圖6所示。

　　在其他指示界面中有三個(gè)區(qū)域：在設(shè)置區(qū)域中，設(shè)置每次召喚下位機(jī)的召喚周期以及每天三次定時(shí)召喚下位機(jī)的時(shí)間；在時(shí)間區(qū)域中，顯示上位機(jī)系統(tǒng)的當(dāng)前時(shí)間和下位機(jī)最后一次上傳的下位機(jī)的運(yùn)行時(shí)間；在指示區(qū)域中，顯示下位機(jī)的變頻器的高壓合閘狀態(tài)，及上位機(jī)的通信狀態(tài)，若上位通信終止指示燈亮，表示上位機(jī)已經(jīng)停止對(duì)下位機(jī)的召喚，下位機(jī)不再上傳最新數(shù)據(jù)。

　　3.3 曲線

　　當(dāng)按下曲線按鈕后，進(jìn)入曲線畫面，如圖7所示，此時(shí)，在該畫面顯示出電壓、電流的實(shí)時(shí)曲線。按返回按鈕，則退出曲線畫面。

　　3.4 參數(shù)查看

　　當(dāng)按下參數(shù)查看按鈕后，進(jìn)入?yún)?shù)顯示畫面，如圖8所示，此界面主要用于顯示下位機(jī)的參數(shù)設(shè)置情況和頻率步距的設(shè)置情況。在“p參數(shù)編號(hào)”輸入框中輸入要查找的下位機(jī)參數(shù)號(hào)碼，則在“p參數(shù)當(dāng)前值”中會(huì)顯示該參數(shù)號(hào)所對(duì)應(yīng)的參數(shù)值。

　　3.5 報(bào)警查看

　　當(dāng)按下報(bào)警查看按鈕后，進(jìn)入報(bào)警信息瀏覽表格，如圖9所示，該表格主要用于存儲(chǔ)下位機(jī)的故障報(bào)警情況。

　　3.6 歷史數(shù)據(jù)

　　當(dāng)按下歷史數(shù)據(jù)按鈕后，進(jìn)入存盤數(shù)據(jù)瀏覽表格，如圖10所示，該表格主要用于存儲(chǔ)下位機(jī)上傳的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

　　3.7 excel報(bào)表輸出

　　在組態(tài)軟件的菜單欄中，有excel報(bào)表輸出按鈕，按下此按鈕即可打開一個(gè)已經(jīng)存儲(chǔ)了數(shù)據(jù)的excel表格，如圖11所示，用戶可以對(duì)該表格進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和打印等操作。

4 結(jié)束語(yǔ)

　　本文介紹了通過(guò)gprs技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)的高壓變頻器與本地?cái)?shù)據(jù)服務(wù)器之間的實(shí)時(shí)連接監(jiān)控的方案，遠(yuǎn)程變頻器現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)經(jīng)由gprs可以傳輸?shù)奖镜胤?wù)器上顯示、處理、存儲(chǔ)，也可以進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷，在必要時(shí)本地操作員也可以對(duì)遠(yuǎn)程變頻器進(jìn)行控制。該系統(tǒng)已經(jīng)投入實(shí)際運(yùn)行，通過(guò)遠(yuǎn)程進(jìn)行客戶的合同能源管理，取得了很好效果。