摘要：本文章介紹了GPRS通信技術(shù)，MVD經(jīng)RS232口與中國移動GPRS/GSM透明數(shù)據(jù)傳輸終端連接，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至公網(wǎng)IP上。實(shí)現(xiàn)對MVD狀態(tài)監(jiān)測、狀態(tài)異常報警、系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集。同時也可以通過遠(yuǎn)程對MVD進(jìn)行人工操作。
關(guān)鍵詞：GPRS，高壓變頻器，上位機(jī)組態(tài)
Abstract: This paper describes the GPRS communication technology, MVD by the RS232 port with China Mobile GPRS / GSM data transmission transparent to the terminal connection, data transmission through the GPRS network IP on the catholic network. MVD status achieve the monitoring of abnormal state of alarm, the system data acquisition. You can also manually operate the remote on MVD.
Keywords: GPRS, MVD, SCADA
1．概述
高壓變頻器是應(yīng)高壓交流電動機(jī)無級調(diào)速的需要而誕生的，它利用電力電子器件的通斷作用將工頻電源變換成為了另一種頻率的電動控制裝置，直接供給高壓電動機(jī)使用。高壓變頻器是迄今為止最理想的高壓電動機(jī)調(diào)速裝置。隨著電力電子器件的發(fā)展，高壓變頻器的研制和應(yīng)用漸漸成熟起來。其自動化、智能化的程度也不斷得到提高。
由于高壓變頻器主要應(yīng)用在電廠、鋼廠等企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備上，應(yīng)用單位對其穩(wěn)定性、可靠性以及處理故障時的及時性等方面的要求是不言而喻的。因此，可靠性及故障響應(yīng)和處理的及時性是推廣產(chǎn)品應(yīng)用的關(guān)鍵。以前一般解決的辦法是利用城市公共電話網(wǎng)，即PSTN來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。只需加裝MODEN即可，其缺點(diǎn)是只能 “點(diǎn)對點(diǎn)”通過MODEN撥號后才能通信，不能同時“點(diǎn)對多點(diǎn)”通信，如果監(jiān)控點(diǎn)較多，該方法顯然不太合適，同時PSTN不能實(shí)時在線。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊的其他方式如光纖，但該方法投入資金巨大。為了達(dá)到以上要求，利用GPRS/GSM無線通信技術(shù)，與MVD的RS232串口進(jìn)行透明數(shù)據(jù)傳輸，通過“點(diǎn)對多點(diǎn)”通信將現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及異常報警信息傳送到遠(yuǎn)方終端。便于用戶對系統(tǒng)用電量分析、設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控及維護(hù)。利用GPRS嵌入 MVD中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，系統(tǒng)不僅易維護(hù)、“點(diǎn)對多點(diǎn)通信”、安全性等，同時也具備了GPRS通訊的所有優(yōu)點(diǎn)：
1．高速傳輸性：由于GPRS采用分組交換技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦碚撝悼蛇_(dá)171.2kb/s.實(shí)際使用時的傳輸速率也能達(dá)40kb/s-100kb/s
2．永遠(yuǎn)在線：用戶隨時與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，即使沒有數(shù)據(jù)傳輸用戶同樣附著在網(wǎng)絡(luò)上
3．覆蓋面廣：包括偏遠(yuǎn)地區(qū)無數(shù)據(jù)傳輸盲區(qū)
4．安全、可靠性強(qiáng)：系統(tǒng)能夠確保資料的完整性和正確性，其次系統(tǒng)具有自動恢復(fù)功能。同時數(shù)據(jù)傳輸過程中加入了加密機(jī)制，資料可以在公網(wǎng)上安全的傳輸。
5．實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)對多點(diǎn)”傳輸：不同的網(wǎng)絡(luò)用戶共享同一組GPRS通信，只有當(dāng)某一個用戶需要發(fā)送和接受資料時才會占用信道資源。從而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)-點(diǎn)，點(diǎn)-多點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸。
2．無線通信技術(shù)GPRS
GPRS即通用分組無線服務(wù)（General Packet Radio Service）,是GSM的延續(xù)，它是以封包（Packet）的方式來傳輸，因此使用者所負(fù)擔(dān)的費(fèi)用是以其傳輸資料單位計算。其傳輸速度56kbps,甚至114kbps.
GPRS其實(shí)是疊加在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)的另一網(wǎng)絡(luò)，GPRS在原有的GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上增加了SGSN（服務(wù)GPRS支持接點(diǎn)）、GGSN（網(wǎng)關(guān)GPRS 支持節(jié)點(diǎn)）等功能實(shí)體。GPRS支持通過GGSN實(shí)現(xiàn)和PSPDN的互聯(lián)，接口協(xié)議可以是X.75或者是X.25，同時GPRS還支持和IP網(wǎng)絡(luò)直接互聯(lián)。其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下：
3．GPRS在MVD系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)
3．1系統(tǒng)的主要設(shè)備
該監(jiān)控系統(tǒng)由帶串口通訊的MVD，GPRS通信模塊，SIM卡，Internet公共網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)服務(wù)器及計算機(jī)設(shè)備、上位機(jī)軟件組成。
3．2 GPRS監(jiān)控系統(tǒng)
首先，MVD系統(tǒng)采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)流形式通過串口方式傳送到GPRS通訊模塊上，其次，設(shè)定GPRS連接公網(wǎng)IP地址及監(jiān)視端口后。GPRS模塊與移動基站進(jìn)行通信，數(shù)據(jù)經(jīng)過GPRS網(wǎng)絡(luò)，包括SGSM與GGSN通信等，中國移動通過GPRS服務(wù)節(jié)點(diǎn)將資料映射到Internet的相應(yīng)的端口上。由于本通訊方式是以固定IP尋址方式為基礎(chǔ)，所以數(shù)據(jù)服務(wù)器僅需要具有公網(wǎng)固定IP 地址的Internet即可（由于動態(tài)IP需要利用第三方工具，通過域名綁定的方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，穩(wěn)定性不可靠，在此不建議使用）。最后，數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦W(wǎng)IP端口，通過相應(yīng)SCADA軟件來讀書該端口數(shù)據(jù)就能對MVD進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控！利用GPRS與PC機(jī)通訊的示意圖如下：
圖3-2通訊示意圖
3．3 GPRS模塊的設(shè)定
本系統(tǒng)需要對GPRS模塊上幾個關(guān)鍵的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，具體設(shè)置方法如下：
1．波特率設(shè)定：該波特率參數(shù)應(yīng)和MVD中連接GPRS模塊的串口參數(shù)值一致。
2．接受端口設(shè)定：該服務(wù)器接受端口為映射數(shù)據(jù)至公網(wǎng)IP上的端口。另外選用TCP通訊協(xié)議，主要是TCP能保證數(shù)據(jù)正確性，UDP可能丟包，并且TCP保證數(shù)據(jù)順序，UDP不保證。
3．心跳設(shè)定：該設(shè)定主要防止掉線，該值需根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定
4．移動中心參數(shù)設(shè)定：該參數(shù)一般設(shè)備出廠已設(shè)定，選擇默認(rèn)。
5．IP設(shè)定：該IP為固定公網(wǎng)IP
設(shè)定后的參數(shù)界面如下：
3.4 PC機(jī)上位機(jī)軟件
本系統(tǒng)上位機(jī)軟件采用紫金橋組態(tài)軟件，利用該軟件帶有的GPRS驅(qū)動來和設(shè)備進(jìn)行通訊（建立通訊時需要對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定）。利用紫金橋軟件對系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)，包括點(diǎn)建立、點(diǎn)連接、畫面的制作及報警值設(shè)等。在GPRS模塊完成設(shè)定后插入SIM卡并將其連接到MVD串口上，運(yùn)行組態(tài)軟件。系統(tǒng)便能夠?qū)崟r的將 MVD上的數(shù)據(jù)讀取至服務(wù)器，包括系統(tǒng)的輸入/出電流，輸入/出電壓，當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)頻率以及異常報警等等。操作員并能根據(jù)現(xiàn)場需要對MVD進(jìn)行啟動、自由停機(jī)、減速停機(jī)以及相應(yīng)參數(shù)的修改等等。從而實(shí)現(xiàn)了對變頻器設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)，減少了系統(tǒng)的維護(hù)成本，同時用戶可以根據(jù)需要進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)保存和查詢、報表的編制及打印等等
3.4.1SCADA運(yùn)行后的主界面如下,在該界面上，當(dāng)系統(tǒng)選擇了GPRS操作后，通過該界面可以對MVD進(jìn)行頻率設(shè)定及啟動，停機(jī)等相關(guān)操作
3.4.2在設(shè)備停機(jī)的狀態(tài)下，可以通過該界面對MVD進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的修改及查詢。
3.4.3該界面主要顯示MVD的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)及移相變壓器的溫度顯示
3.4.4其他界面包括重、輕故障的報警、報警記錄以及功率單元信息、歷史報表及實(shí)時報表的顯示，用戶可以根據(jù)需要對其進(jìn)行相應(yīng)的組態(tài)
4.結(jié)束語
采用GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸方式，硬件建設(shè)相對簡單，數(shù)據(jù)傳輸效率高，距離遠(yuǎn)，只要有GPRS信號的覆蓋地方就能發(fā)送和接受。其保密性強(qiáng)，自動化程度高，運(yùn)營費(fèi)用低，無需考慮運(yùn)營商線路的維護(hù)和管理費(fèi)用。根據(jù)本應(yīng)用在現(xiàn)場上的實(shí)際運(yùn)行，經(jīng)過長時間運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，將GPRS運(yùn)用在MVD系統(tǒng)中對其進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控是可行的。FAE工程師通過遠(yuǎn)程故障信息來第一時間分析故障原因，大大縮短了故障排查時間，也減少了故障維護(hù)費(fèi)用的投入！