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协议功能通讯基于CDMA 1X的远程监控系统设计

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3 系统设计
3.1 上位机设计
  上位机包括实时监控系统和历史数据库两部分。
  实时监控系统选用Wonderware公司的InTouch系统,主要实现以下功能:系统管理功能;数据处理功能:包括数据查询功能、数据存储功能、数据定时上报功能;告警功能:包括实时响应功能、告警联动处理功能、告警设置功能、告警确认功能、告警存储功能,操作控制功能,历史数据库选用Wonderware公司的Industrial SQL Server,主要实现以下功能:数据统计、报表功能、历史数据查询功能、历史数据曲线图、打印功能。
3.2 下位机设计
  下位机选用ABB AC31系列PLC,包括CPU模块和I/O模块,CPU接收一个或多个指定监控中心对设备的操作控制命令,通过I/O模块对有关设备执行相应的操作控制动作,并向监控中心返回操作结果,下位机主要实现以下功能:数据采集功能,数据查询功能,定时上报功能,操作控制功能。

3.3 CDMA数据传输中断
  CDMA数据传输中断选用深圳宏电技术开发有限公司的CDMA H7710 DTU该终端具有如下特点:
  (1)H7710 DTU直接提供RS232/422/485接口,为用户的数据设备提供透明、全双工、对等的数据传输通道。
  (2)普通GPRS/CDMA Modem通常需要附着在PC机上虚拟拨号上网,利用PC机的资源进行数据收发和协议转换,H7710 DTU内置自动网络连接和协议处理模块,无需后台计算机支持。
  (3)H7710 DTU可以实现点-点、点-多点、中心-多点的对等数据传输,传输时延一般小于1s。
  (4)H7710 DTU一开始就能自动附着到GPRS或CDMA网络上,并与您的数据中心建立通信链路,随时收发用户数据设备的数据。
  (5)H7000移动数据通信可以不依赖于运营商交换中心的数据接口设备,通过Internet网络随时随地的构建覆盖全中国的虚拟移动数据通信专用网络。
  CDMA H7710 DTU在使用前必须设定出事参数:CDMA 1X网络登陆用户名和密码,通信接口参数、通信服务器的固定IP地址和端口或者通信服务器的域名、DTU的在线工作方式等等。
3.4 通信服务器的设计与实现
  通讯服务器是整个系统的枢纽,主要实现不同协议之间的数据传输,通信服务器的设计基于OPC标准,OPC可理解为过程控制的对象连接和嵌入(OLC for Process Control)是在微软操作系统下开发的用于应用程序接口的一种技术,基于Client/Server模式,为了实现整个系统的通讯,在通讯服务器上需要装3个软件;Wonderware公司的OPClink,IOServer公司的IOServer,CDMA Server。通讯服务器的工作过程及各软件之间的管理如图2所示。

下面分别讲述通讯服务器上的3个通讯软件的功能及应用。

3.4.1 OPClink
  OPClink是工作在Windows平台下的应用软件,主要作用是通过协议转换来实现OPC服务器和InTouch吴志剑的数据传输。OPCLink可以与现地或者远程的OPC服务器端软件(如IOServer,RSLinx)进行连接,他将InTouch的命令转换成OPC协议然后发送到OPC服务器端软件,并从OPC服务器端软件读取数据,返回到InTouch。同样,OPCLink也可以连接到现地或者远程的InTouch。
3.4.2 IOServer
  IOServer的作用是实现不同协议间的数据传输,IOServer支持以下14种协议:Modbus协议,AB协议、ASCII协议、Courier协议、DNP协议、GE协议、HR6000协议、IEC103协议、KingFisher协议、LoopBack协议、Melsec协议、Omron协议、TI505协议、UCA2协议。在本系统中,ABB
PLC采用的是Modbus协议、因此,IOServer从CDMA Server上读取ABB PLC的数据,并转换成TCP/IP协议,传送给OPCLink。
  IOServer的配置主要包含以下3部分:
  (1 )Board(接口配置):IOServer支持多种接口,其中最常用的是TCP/IP和串口,在配置接口的时候,需要定义所连接设备的协议;
(2 )OPC Explorer:提供内部测试的平台,也可进行数据观察和监视。
(3 )OPC Gateway:允许基于不同协议的各OPC服务器之间的数据传输,以及IOServer和某个控制单元之间的数据传输。
3.4.3 CDMA Server
  在本系统中,使用VisualC++6.0编写CDMA Server软件,CDMA Server作为整个系统的通讯枢纽,包括两部分功能:与IOServer进行通讯,与DTU进行通讯。
  CDMA Server与IOServer的通讯基于SOCKET编程,采用TCP/IP协议进行传输,需要设置端口和IP地址,IOServer通过此端口和IP地址与CDMA Server建立通讯。
  CDMA Server和DTU之间的通讯使用开发包中动态库wcomm_dll.dll,该文件包括和DTU通讯所需要的全部API函数,包括服务的启动、数据发送、数据接收、关闭服务等。
  OPC Server与DTU的通信设计是基于开发工具包的用户程序接口,即动态链接库cdmagprs.dll,该库包括了与DTU通信所需要的全部API函数,例如:
  start_gprs_server:该函数用于启动底层服务,服务启动后和DTU通讯,启动该服务后,主窗口中要有响应消息的函数,以便和底层服务通讯。
stop_gprs_server:停止服务;
do_read_proc:读数据。底层服务接收到DTU发送的数据后,会向启动服务函数中指定的DSC的窗口发送消息,该窗口中的消息响应函数应立即调用读数据函数将DBU发送过来的数据读出;
do_send_user_data:向DTU发送数据;
da_close_one_user:关闭一个DTU终端,令其下线;
do_close_all_user:关闭所有的在线DTU终端,一般停止服务前执行该API。
  由于Windows基于消息驱动的,底层服务接收到远端DTU的数据后,会向启动函数的窗口发送一个消息,因此,我们可以在程序中定义一个消息响应函数来处理中心与DTU的数据传输,消息响应函数中,通过调用动态链接库中的数据接收函数和数据发送函数来传输数据,当数据传输结束后,调用关闭服务函数来结束通讯。

4 实验及结果分析
  实验步骤如下:
  (1)设置DTU主要参数:
  DTU身份识别码:139********
在线报告时间间隔:40s
本地通讯端口:5001
最大传输包长:1000B
主DSC IP地址:219.229.3.24

  (2)在CDMA Server上添加用户,如图3所示,其中终端端口与DTU上设置一致,为5001。网关出口端口,即CDMA Server与IOServer连接端口设置为5002。


  (3)在IOServer上添加端口与设备,如图4所示,在本系统中,由于IOServer和CDMA Server装在同一台机子上,因此IP地址设为127.0.0.1,端口号与CDMA Server提供的端口对应,即5002。


  经过上述步骤,已建立起IOServer和DTU之间的通讯,接下去只需要IOServer和OPCLink上配置具体的Group和Item即可,在此不再赘述。
  本系统已应用到实际项目,与有线数据采集系统相比,本系统具有以下优点:
  (1)降低了通讯线路的建设成本和维护成本;
(2)提高了系统的灵活性,监控范围不受地域限制,节点控制目标可以任意扩充。
(3)通讯线路比较稳定,不易发生通讯故障,就算出现问题,也能迅速发现和排除。
5 结论
  相信随着CDMA无线通信的高速发展和3G牌照的发布,必将引领无线通讯的潮流,而基于CDMA无线通信的远程监控系统,将会有更加广泛的应用。

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