基于嵌入式PC与GPRS的SCADA在油田中的应用

　　由于现场大多数被测量参数都是定时采集，故GPRS模块不必一直发送数据，而是每隔一段时间发送一次数据，同时，现场部分在检测到的数据变化幅度异常时，可立即发送数据，并报警。

　　5.2 现场数据采集

　　现场数据采集仪器必须与上位机有一定的通讯功能，才能使现场各种传感器输出的信号，准确地经无线传输发送给远方的监控计算机，进行分析、处理及存储。根据现场的实际情况，经过多方面的比较，决定使用嵌入式系统，数据采集器采用ADAM-5510嵌入式PC和远程模块ADAM-5000系列模块。ADAM-5000系列功能强大，可扩展，易整合，并且在通用工业数据通信网络中，它可以和PC主机进行通信;本身带有独立运行内核的独立控制器;支持多种软件，可使用它建立满足不同要求的SCADA系统。

　　ADAM-5510是PC-based可编程控制器，在一个5510的基座上有4个插槽，用户可以根据需要选用不同的5000系列模块。因此，一个ADAM-5510主单元和I/O模块的配合可以同时测量多种数据。

　　ADAM-5510内置基于x86-CPU的 ROM-DOS，16位微处理器，256KB Flash，256KB SRAM，内建ROM-DOS，支持COM端口，2个RS-232，1个RS-485;它是在C语言环境中开发的，带有自身的C语言库函数，在程序中可以直接调用这些函数，编译，链接生成可执行文件。最后一起下载到ADAM-5510的Flash ROM中。

　　基于ADAM-5510的数据采集系统能够在恶劣环境下可靠工作，是一种智能化的现场信息采集单元，特别适合于采样及控制点分散，与主机距离较远的数据采集及控制场合。ADAM-5510基座的插槽数，相应模块的通道数都较好的适应和满足了本系统，在本系统中所反应出来的性价比较高。

　　对于现场站点采用的是3片8路模拟量输入模块ADAM-5017H采集模拟量信号，一片4路模拟量输出模块ADAM-5024作为数据输出模块。

　　现场使用传感器测量的信号有温度、压力、流量、油罐的液位和储油量、电压、电流等，信号的传输类型有传统的4-20mA，此外还有基于现场总线的传感器，本系统使用了一些HART协议的传感器。如图2所示，4-20mA接到ADAM-5017H，8个HART信号并联在一条线缆上，通过HART Modem接到ADAM-5510的一个串口上。这种连接方法使全部传感器仅使用一个GPRS模块，可大大节省成本。

图2 现场模块连接图

　　除传感器外的所有设备（包括ADAM-5510、HART Modem和GPRS模块）均置于一个IP66工业级密封箱内，并安装在现场。

　　5.3 GPRS传输

　　针对通讯成本和易用性，本系统采用H7112 GPRS DTU作为通讯模块。它是一种嵌入式设备，具有TTL、RS-232/442/485、以太网等多种接口方式,并有耳机和麦克风接口，软件部分内置了TCP/IP等通讯协议。在数据监控中心一端以配置专门的模块统一收发数据，通过对数据的透明传输，现场的数据收集/发送到相应的数据中心。数据传送是完全透明的，不需要后台计算机支持，没有对数据添加任何多余的协议，也不会对数据的排列作修改。GPRS DTU数据传送的方向是指定的数据中心地址（IP地址）。并且H7100 GPRS DTU具有自动拨号和在线状况自动检测的功能。

　　5.4 数据监控中心

　　数据监控中心有多种接入方式，可结合GPRS的特点和应用领域的具体要求进行组网。组网形式由业务数据量、时延、可靠性要求、数据保密性、网络状况决定。其中专线接入适合电力、金融、证券、工业监控等行业。企业通过专线接入中国移动的路由器，移动为用户提供公有或私有IP地址。在传输数据的过程中使用专线接入中国移动的GPRS网络，GPRS DTU向数据中心实时发送数据，传送完全透明，不需要后台计算机支持，没有对数据添加任何多余的协议，也不会对数据的排列作修改。数据中心使用H6210 Modem作为中心接入的硬件设备。H6210 Modem绑定中国移动提供的SIM卡固定数据中心地址（IP地址）。GPRS DTU向这个IP地址发送数据。监测中心的查询命令或控制命令也可以通过互联网和GPRS网发送到GPRS模块汇总，再由GPRS模块传送给各个仪表，对它们进行操作。数据监控中心主要是工艺流程及数据的实时显示，本系统中采用Kingview 6.5组态软件，对传送到监控中心的信号进行监控管理。

6 小结

　　基于嵌入式PC模块与GPRS通讯网络构建远程监控与数据采集系统，与传统的有线或点对点无线远程监控与数据采集系统相比，具有成本低、可靠性高、不受恶劣气候影响等优点。该系统适用于油田、矿山等大型企业生产过程的集中监控与管理，因此，其具有实际应用价值。