基于GPRS的沼气工程物联网监控系统

席瑞鑫，郞 曼

（1.太原理工大学，山西 太原 030024；2.山西汾西机电有限公司，山西 太原 030027）

0 引 言

近几年，山西汾西机电有限公司沼气设备在环保和能源行业得到了广泛应用，产品遍布全国，对公司的技术支持和售后服务提出了挑战。随着物联网技术的发展，结合自身产品的技术特性和使用环境，提出了基于GPRS的沼气工程物联网监控平台。该系统的应用能够对远销的沼气设备运行状况和参数指标进行采集和监控，高效快捷地调度现场工作人员对设备进行调试和故障排除，提升了公司整体的技术服务水平。

沼气设备物联网系统主要由远程工作站和中心工作站组成。远程工作站经GPRS通信方式接入Internet网络，进而与中心工作站搭建信息链路。远程工作站选用SINAUT MD720-3 GPRS调制解调器模块和沼气设备S7-200CN控制器进行无缝连接，其中调制解调器模块安装了SIM卡和连接天线ANT 794-4MR。中心工作站选用Windows PC安装了SINAUT MICRO SC特殊通信功能的OPC路由软件和Wincc人机界面软件，组态各远程站点的工艺流程。系统网络拓扑结构如图1所示[1]。

图1 系统网络拓扑结构

1 系统配置

基于GPRS的沼气设备物联网系统配置，既需满足工作站的基本功能需求，又要考虑系统的扩展性和兼容性，具体配置如表1所示。

表1 中心和远程工作站配置

2 系统配置过程

2.1 中心工作站的配置步骤

首先，在中心工作站Windows PC上安装所需的软件，包括SIMATIC STEP 7-Micro/WIN、Wincc6.0 SP3和SINAUT MICRO SC。软件具体安装步骤可参考各软件的安装说明。

其次，通过路由器连接中心工作站Windows PC到Internet上，中心工作站必须具有公网固定IP地址。在路由器上一般都有防火墙功能，增强了网络的安全功能[2]。

最后，打开SINAUT Micro SC组态界面，选择菜单“Extras”下的“Setting”，设置Language selection为English，Server port为26862。设置完后，返回主窗口，点击“Add”，添加一个远程工作站属性。此时站的状态显示如图2所示，表示此站离线，原因是没有配置远程工作站。

图2 SINAUT MICRO SC窗口

2.2 远程工作站的配置步骤

首先，远程工作站硬件连接需注意三个方面。第一，在连接完成上电前，一定要确认MD720-3里插入移动SIM卡，并向移动公司确认已开通GPRS服务，且必须明确此SIM卡的PIN码（默认为1234）。第二，S7-200控制器和GPRS调制解调器连接电缆RS232/PPI的8位拨码开关应设置为11100110。第三，天线不适合安装于禁止使用无线电装置的地方，如果在室外安装天线，合适位置应为避雷器保护范围内。

其次，编写GPRS通信程序。打开STEP 7-MicroWIN编程软件，添加GPRS通信库文件“sinautmicrosc.mwl”，并为该库函数分配存储区地址（VB0～VB656）。编写主程序调用WDC_INT、WDC_SEND、WDC_RECEIVE和WDC_CONTROL四个功能块时，尽量不要使用该地址区。所以，在这些功能块中输入参数地址区从VB700开始，其余依据对应脚码说明依次编写。

完成通信程序编写后，下载程序并重新启动S7-200控制器，在MD720-3上的S、Q及C指示灯会相应点亮。随后，可以从SINAUT MICRO SC SERVER窗口监控到Station1远程工作站已经在线，如图3所示。

图3 Station1远程工作站在线状态显示

2.3 在Wincc中组态工艺流程

在中心工作站的Windows PC上打开Wincc 6.0 ASIA，添加OPC.chn驱动，选择OPC服务器“M2MOPC.OPC.1”浏览该服务器。在OPC Item配置窗口中点击“station1”，可看到连接的远程工作站变量；在OPC Item配置窗口中点击“DB1”，可看到能访问远程工作站的S7-200控制器中变量标识符。选择相应的数据类型点击“添加条目”，配置需要读写的变量。在图形编辑器下新建画面，组态沼气设备参数和工艺流程。

3 结 论

该系统中心工作站只需一次投资，然后远程工作站添加相关参数和工艺组态即可，配置方便简单，无需添加任何外围设备，只要有移动手机信号就可以采用这种方式组建远程工作站。由于该系统建立于无线GPRS通信方式和Internet网络基础之上，数据的实时性和传输速率会受移动通信和互联网运营商的制约。因此，需要寻求更加有效可行的通信方式来连接工作站，成为沼气设备物联网系统新的突破点。