作為現(xiàn)代化管理手段，遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)不但提高工作效率，同時(shí)節(jié)省了更多的人力; 在眾多行業(yè)的能源計(jì)量管理中，遠(yuǎn)程抄表已成為必不可少的管理方式，本文分析了目前能源計(jì)量中所用到的各種計(jì)量儀表，并具體闡述了使用 PLC( 可編程邏輯控制器) 對無 485 通信接口的早期儀表實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表的過程．該方法實(shí)現(xiàn)了對各類計(jì)量儀表的遠(yuǎn)程抄表．

1.當(dāng)前遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的過程

目前，絕大多數(shù)抄表系統(tǒng)現(xiàn)場儀表都采用 485 通信方式，再通過 GPＲS 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)測中心〔1〕;現(xiàn)場儀表( 流量計(jì)) 廠家提供 485 通信協(xié)議，將采集時(shí)間點(diǎn)的流量數(shù)據(jù)( 包括瞬時(shí)流量、累計(jì)流量等) 按一定的協(xié)議打包，當(dāng)監(jiān)測中心發(fā)來呼叫指令協(xié)議時(shí)，現(xiàn)場儀表回應(yīng)流量數(shù)據(jù)協(xié)議包，監(jiān)測中心得到流量數(shù)據(jù)協(xié)議包后，通過軟件解析，還原出流量參數(shù)數(shù)據(jù)，完成抄表過程．

2.無通信接口儀表的通信并網(wǎng)

現(xiàn)代抄表系統(tǒng)整個(gè)過程都由通信方式實(shí)現(xiàn)，但對于早期的流量計(jì)，并未提供 485 通信接口，僅提供脈沖輸出方式或模擬量輸出方式，這樣就無法直接進(jìn)行通信并網(wǎng); 而這些儀表本身仍在良好運(yùn)行，若更換新型，則出現(xiàn)資金上的浪費(fèi); 經(jīng)過技術(shù)研究及成本對比，根據(jù)現(xiàn)場儀表提供脈沖輸出或模擬量輸出信號(hào)，我們增加一套 PLC 采集系統(tǒng)，僅增加微量成本，就實(shí)現(xiàn)了與監(jiān)測系統(tǒng)的通信并網(wǎng)．

3.脈沖輸出方式抄表系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

本文就脈沖輸出方式的現(xiàn)場儀表( 流量計(jì)) ，通過 PLC 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)通信并網(wǎng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行討論說明．

采集通信箱使用西門子 S7 － 200PLC，CPU 型號(hào) 224XP DC \ DC \ DC〔2〕，現(xiàn)場儀表以 ABB 超聲流量計(jì)為例．

3． 1 脈沖當(dāng)量設(shè)置

ABB 超聲流量計(jì)主板提供 DB9 串行接口，通過計(jì)算機(jī)的超級終端進(jìn)行連接．

首先使用標(biāo)準(zhǔn)半雙工串口線，將流量計(jì)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行物理連接，隨后啟動(dòng)超級終端，進(jìn)入超級終端命令窗口． 先進(jìn)入服務(wù)級，Log in 輸入 1，再輸入 engineer，退到主界面找到 pulse 菜單，修改其中的 pulse fact( 脈沖系數(shù)) 為 1 pls / m3 ，即代表每流過 1 立方米輸出 1 個(gè)方波脈沖．

3． 2 脈沖輸出接口

ABB 超聲流量計(jì)脈沖方式: 無源脈沖，外加 24 V，串入回路 1 － 3K 分流電阻，保證輸入 PLC 的脈沖電流值 10 － 20 mA;端子號(hào): Fout A + PLS 0V － ;脈沖寬度: 默認(rèn) 30ms，若實(shí)際小于此值，則按實(shí)際值處理，保證脈沖接收的時(shí)效性;

3． 3 PLC 輸入點(diǎn)接入脈沖

根據(jù)評估，由于 PLC 輸入點(diǎn)為晶體管方式，開斷時(shí)間周期滿足脈沖接收頻率的要求，因此，采用 I0． 0作為脈沖輸入接收點(diǎn)，接收電路如下( 見圖 1) :

3． 4 脈沖計(jì)數(shù)

通過 PLC 接收脈沖，編制 PLC 程序，按 I0． 0 上升沿計(jì)數(shù)，每計(jì)數(shù)一次，代表流量遞增 1 立方米，如此類推．

3． 5 數(shù)據(jù)通信

由于本數(shù)據(jù)需要并入原來的 485 通信網(wǎng)絡(luò)，按照協(xié)議統(tǒng)一的原則，在 PLC 中編制程序，將原有通信協(xié)議包寫入程序，讓 PLC 作為帶有 485 通信的超聲流量計(jì)．

具體做法如下:

設(shè)置 PLC 通信口為自由通信口，由于 PLC 通信口為 485 方式，當(dāng)設(shè)置成自由通信口方式后，就相當(dāng)于完全模擬了帶有 485 通信接口的自己寫程序( 協(xié)議包) 了． 如此再通過 GPＲS 通信網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測中心計(jì)算機(jī) 完成遠(yuǎn)程抄表過程.

4.GPＲS 遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)

4． 1  數(shù)據(jù)流

監(jiān)測中心計(jì)算機(jī)通過綁定的靜態(tài) IP，按周期對現(xiàn)場流量計(jì)發(fā)出呼叫數(shù)據(jù)，通過現(xiàn)場 GPＲS 通信控制箱中的 GPＲS 數(shù)據(jù)傳輸器，將呼叫數(shù)據(jù)發(fā)送到區(qū)域流量計(jì)，流量計(jì)得到呼叫數(shù)據(jù)并立即回應(yīng)當(dāng)前的流量數(shù)據(jù)包，按原路返回到監(jiān)測中心計(jì)算機(jī)，完成流量數(shù)據(jù)的監(jiān)測過程．

4． 2 監(jiān)測中心

監(jiān)測系統(tǒng)軟件采用 VC + + 6． 0 編制，通過 WinSock 接口，建立監(jiān)聽，軟件中建立 2 倍于現(xiàn)場站點(diǎn)數(shù)量的 WinSock 實(shí)例線程池，由 GPＲS 數(shù)據(jù)傳輸器作為客戶端，主動(dòng)與服務(wù)器申請連接，服務(wù)器響應(yīng)連接并建TCP 握手連接． 通過定時(shí)器機(jī)制，按順序呼叫現(xiàn)場站流量計(jì)，并接收現(xiàn)場回應(yīng)的數(shù)據(jù)包，按協(xié)議解析出流量參數(shù)數(shù)據(jù)，顯示于主監(jiān)測畫面，同時(shí)保存到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中．

5.有源脈沖的接收方式

若流量計(jì)輸出為有源脈沖輸出，一般采用 5 V 脈沖輸出方式，依然可通過 PLC 進(jìn)行脈沖接收，只不過需要增加脈沖增益器，將 5 V 脈沖轉(zhuǎn)化成 24 V 脈沖，再采用共地方式接入脈沖．

脈沖增益器，由兩個(gè)光耦組成，一次側(cè)接收 5 V 脈沖，二次側(cè)采用 24 V 供電，通過光耦隔離，將 5 V 脈沖轉(zhuǎn)化成 24 V 脈沖 ．

6.PLC 程序說明

1． 設(shè)置自由口: 設(shè)置 PLC 通信端口 0 為自由口，通信波特率為 9600 bps．

2． 初始啟動(dòng)接收狀態(tài)．

3． 脈沖計(jì)數(shù)．

4． 寫入?yún)f(xié)議報(bào)文: 通過 MOVB 指令將累計(jì)流量等數(shù)據(jù)按協(xié)議報(bào)文格式寫入?yún)f(xié)議包中．

5、通過中斷方式發(fā)送協(xié)議包．

7.GPＲS 方式監(jiān)測中心軟件結(jié)構(gòu)說明

1． 建立自定義連接類

定義自定義 WinSock 連接類，為每個(gè)客戶連接創(chuàng)建連接類的實(shí)例對象． 本類聲明中包括連接指針、連接狀態(tài)、鏈路建立好狀態(tài)、遠(yuǎn)程 SIM 卡號(hào)等．

2． 建立監(jiān)聽

使用第一個(gè) WinSock 控件實(shí)現(xiàn)連接請求，通過遍歷空閑連接，將空閑連接分配給每客戶端連接對應(yīng)的服務(wù)端控件實(shí)例．

3． 建立定時(shí)器，巡呼遍歷每個(gè)遠(yuǎn)程站點(diǎn)

為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)呼叫每客戶端站點(diǎn)，在系統(tǒng)中建立定時(shí)器，在定時(shí)器中通過站點(diǎn)編號(hào)來即時(shí)建立每站點(diǎn)通信數(shù)據(jù)包，即定時(shí)發(fā)送呼叫協(xié)議包，發(fā)送后，進(jìn)入發(fā)送等待休眠，完成循環(huán)方式的定時(shí)發(fā)送過程．

4． 數(shù)據(jù)接收

通過事件聲明方式，定義 WinSock 控件數(shù)據(jù)到達(dá)函數(shù)，當(dāng)本鏈接有數(shù)據(jù)到達(dá)后，關(guān)閉呼叫定時(shí)器，并進(jìn)入接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，將對應(yīng)的客戶端數(shù)據(jù)以包的形式接收到緩沖區(qū)，并通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將協(xié)議報(bào)文轉(zhuǎn)化成字符串形式，方便數(shù)據(jù)解析．

5． 數(shù)據(jù)處理

在 4 節(jié)中將數(shù)據(jù)接收后，進(jìn)入數(shù)據(jù)處理過程． 按既定的數(shù)據(jù)規(guī)約，對數(shù)據(jù)包字符串進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，包括瞬時(shí)流量、累計(jì)流量、當(dāng)前流速、儀表時(shí)間、儀表地址等． 之后將數(shù)據(jù)顯示到屏幕，同時(shí)打開數(shù)據(jù)庫，將本數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)中，方便后續(xù)的查詢．

8.無通信接口儀表遠(yuǎn)程抄表的作用

通過硬件連接，程序編制及調(diào)試，PLC 完全模擬了帶有 485 通信的流量計(jì)，由于 PLC 的穩(wěn)定性，在通信效果上更優(yōu)于本身自帶的 485 通信接口，并網(wǎng)后，通信穩(wěn)定，數(shù)據(jù)回應(yīng)正常．

9.結(jié)論

通過本文的實(shí)現(xiàn)過程，在遠(yuǎn)程抄表及遠(yuǎn)程監(jiān)測領(lǐng)域更擴(kuò)大了工程空間，在較少的資金投入下，通過增加中間件，完成對各類系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測功能，真正意義上實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)集成要求．