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1、基于GSM公网的PLC远程通讯的设计与实现PLC作为一种高性能的控制装置，在分布式系统中得到了越来越广泛的应用。在这种控制系统中，PLC可以多种方式，如直接采用现有的组态监控软件与上位机通讯，但针对小规模的控制系统，找到一种高性能价格比的通讯方法，具有积极的实际意义。本文就日本三菱公司消费的FX2可编程控制器与监控中心通讯方式的实现，从软、硬件两个方面来讲明这个问题。随着GSM挪动通讯网络的迅速开展和用户的日益扩大，新技术和新业务的开发和应用就已提到特别重要的位置。短消息效劳业务作为网络的一种根本业务，已得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视，基于这种业务的各种应用也蓬勃开展起来。以往，在
2、无人值守的现场出现问题后，维修人员不可能讯速赶到现场排除故障，造成很多不必要的损失，所以作者设计了该收集与监控系统，将告警信息通过手机短消息的方式，发送到集中监控中心，进而实现了远程遥控、遥测、遥调、遥讯。1系统的工作原理及组成该系统主要是由两局部组成：数据收集与监控终端；集中监控中心。通讯方式采用手机短消息方式，通讯设备采用手机模块TC35，手机终端TC35T。TC35具有的功能：有语音、数据、短消息、FAX四种传输方式；工作在GSM900MHz和1800MHz频带范围内；工作电源3.3V-5.5V；波特率为300bps-115kbps,在1200bps-115kbps为自动波特率设置；数据
3、传送采用AT命令集；SMS具有TEXT和PDU图形形式；P-P数据通讯速率是2400、4800、9600、14400bps。TC35T是将TC35做到工业手机中，对外提供标准的RS232接口和电源接口。将计算机的串行口与TC35T的串行口用电缆直接连接，并在计算机上添加标准的调制解调器就可以使用了。TC35T使用AT命令集工作。系统的原理框图如图1所示：集中监控中心通过通道1发送命令，首先通过TC35T发送设置命令，初始化数据收集与监控终端，设置需要收集的模拟量和开关量，设置系统的密码，设置维修人员的手机号码；然后发送收集命令，收集各种数据量。收集完数据量后，经PLC的处理，通过通道2以短消息
4、的方式发送到集中监控中心，中心将数据整理存入数据库中。假如数据收集与监控终端出现了故障，直接通过TC35模块发送故障信息到维修人员手机上，同时监控中心接收发自数据收集与监控终端的告警信息，并进展相应的处理，如断定告警地点、告警类型及相应的原因、及时通知值班和相关维护治理人员、对告警信息进展统计和分析、设置告警监控模块配置信息等。当故障排除后，数据收集与监控终端同样发送短消息到监控中心，通知中心故障排除，可以正常收集数据了。当然每个数据收集与监控终端都对应由维修人员。短消息效劳业务ShortMessageService是GSM系统提供应用户的一种数字业务，它与话音传输及一样同为GSM数字蜂窝挪动
5、通讯网络提供的主要电信业务，SMS的收发占用的是GSM网络的信令信道，不会占用普通话音信道，而且它是双向通讯，具有一定的交互才能。而且SMS具有较高的可靠性，短消息发送端的用户可知道短消息是否已经到达接收端，由于短消息依靠了SMSC短消息效劳中心的存储和转发机制，当接收端用户关机或者不在效劳区内时，SMSC会暂时保存该短消息，接收端用户假如在规定时间通常为24小时内重新处于工作状态，SMSC会立即发送短消息给接收端用户，当发送成功时会返回发送端用户一个确认信号。SMS充分利用了GSM网络覆盖广的特点和全程全网的上风，具有极佳的挪动性，使得任何一个申请了短消息效劳的GSM无线终端用户在全网范围内
6、获得效劳。每个短消息的信息量限制为140个八位组7比特编码140个英文字符或者70个中文字符。假如超过此长度，那么要分屡次发送。2硬件电路设计系统的硬件电路包括：监控终端硬件设计；集中监控中心。监控终端硬件包括：数据收集局部；TC35接口电路；温度传感器电路；遥调电路。集中监控中心硬件包括：上位机；TC35T手机终端。2.1数据收集局部数据的收集分为：模拟量的收集和开关量的收集。模拟量主要收集各种工业仪表的数据，如压力、流量、温度、湿度、电压、电流等。开关量的检测，分别为：220V沟通电压检测，门禁检测。电路原理框图如图2所示。2.2遥调电路设计为了可以实现远程自动调节各种现场的参数。作者设计
7、了遥调电路。采用固态非易失性数字电位器X9313。电路图如图3所示。数字电位器是一种特殊的DAC，它的模拟量输出不是电压或者电流，而是电阻。滑动单元的位置是由CS、U/D、INC三个输入端控制。当CS为高，INC为高时，滑动端的位置可以被储存在一个非易失性存储器内，因此在下一次上电工作时可以被重新调用。当电位器的滑动端移到某一新位置时，而保持INC为低，CS为高时，此位置不存储。VH、VL、VW相当于一般电位器的三个端。2.3温度传感器电路设计为了实时监视数据收集与监测终端的温度变化，当温度超过上限值时启动排风装置。当温度低过下限值时启动加温装置，作者设计了温度传感器电路。由于收集的温度范围属
8、于常温范围，所以采用晶体管传感器LM335。它的输出电压与热力学温度成正比，灵敏度10mv/c。输出后的电压经过LM358放大器的放大后送A/D转换器。电路图如图4所示。2.4TC35接口电路设计TC35模块主要是由射频天线、内部FLASH、GSM基带处理器、匹配电源和一个40脚的ZIP插座组成。TC35接口电路设计主要是40针的电缆与单片机的接口。如下图5。15脚提供3.35.5V峰值2A的直流电源；610接地；15脚为点火信号，接到单片机的P1.7，可以通过软件启动模块。16脚23脚是RS232串口的功能引脚，18脚、19脚分别为发送RXD和接收TXD引脚。24脚29脚对应的是SIM卡的引
9、脚。32脚为指示灯引脚，当未插入SIM卡或者40脚的电缆没有接好或模块正在入网时，指示灯处于闪亮状态，亮600ms灭600ms；当模块登录网络时，指示灯亮75ms灭3s。2.5电平转换器设计FX2系列PLC的编程接口采用RS-422标准，而计算机的串行口采用RS-232标准。因此，作为实现PLC计算机通讯的接口电路，必须将RS-422标准转换成RS-232标准。RS-232与RS-422标准在信号的传送、逻辑电平均不一样。RS-232采用单端接收器和单端发送器，只用一根信号线来传送信息，并且根据该信号线上电平相对于公共的信号地电平的大小来决定逻辑的“1。RS-422标准是一种以平衡方式传输的标
10、准，即双端发送和双端接收，根据两条传输线之间的电位差值来决定逻辑状态。RS-422电路由发送器、平衡连接电缆、电缆终端负载和接收器组成。它通过平衡发送器和差动接收器将逻辑电平和电位差之间进展转换。作者选用MAXIM公司的MAX232实现RS-232与TTL之间的电平转换。MAX232内部有电压倍增电路和转换电路，仅需+5V电源就可工作，使用特别方便；选用MAX485实现RS-485与TTL之间的转换。每片MAX485有一对发送器/接收器，由于通讯采用全双工方式，故需两片MAX485，另外只需外接4只电容即可。3软件设计系统的软件设计包括：下位机软件设计；上位机软件设计；下位机与上位机通讯软件设
11、计。3.1短消息PDU格式分析及实用的AT命令发送和接收SMS信息有两种方式：基于AT命令的TextMode文本形式和基于AT命令的PDUprotocoldescriptionunitMode形式。西门子的手机大多只支持PDU形式，在PDU形式下短信息正文经过编码后转换成UNICODE码被传送。由于我们采用的是西门子的TC35手机模块和TC35T手机终端，所以本文主要讨论PDU形式的发送和接收。下面通过对发送的短消息格式分析，来介绍SMSPDU的数据格式。假设预备发送中文短消息内容为“晚上好123。首先，将TC35T与计算机的串口相连，并翻开计算机的超级终端：3.1.1发送短消息的详细操纵经过
12、如下带下划线字符为响应信息，内为注释：OK计算机与手机的连接成功，这时就可以输入各类GSMAT指令了AT+CNMI=1，1，2OK设置收到短消息提示当模块收到短消息时，给出回应：例如：+CMTI：“SM，4AT+CMGF=0OK设置模块工作的形式：0为PDU形式，1为文本形式AT+CMGS=26发送短消息的字节数0891683108202005F001030D91683199312523F932080C65A4E0A597D003100320033/键入Ctrl+Z，看到提示符-出如今最后一个数字后面，讲明系统已经收到了命令。系统会返回操纵的结果。OKOK表示成功，ERROR表示发送失败+CM
13、GS：32下面分析这条信息：08：表示短消息中心地址长度91：表示短消息中心号码类型683108202005F0：表示短消息房屋中心号码0103：表示发送短消息的编码方式0D：表示目的地址长度91：表示目的地址类型683199312523F9：表示目的地址，即接收短消息的手机号码为：139913523293208：表示发送中文字符方式0C：表示短消息长度665A4E0A597D003100320033：表示发送中文字符的UNICODE码665A晚4E0A上597D好0031100322003333.1.2模块接收短消息的分析：AT+CMGR=浏览短消息的内容，Index表示短消息存放的位置AT
14、CMGL=列表短信息：stat=0，列未读过的短消息；stat=4，列所有的短消息CMGL:1,2,241表示信息个数，2表示未发信息，24表示信息总容量AT+CMGD=删除短消息，Index表示短消息存放的位置OK删除成功3.2下位机软件设计包括：数据收集及A/D转换程序；越限报警程序。3.3上位机软件设计包括：监控中心主界面设计；数据库程序设计。3.4下位机与上位机通讯软件设计由于下位机与上位机通讯是通过短消息来完成的，所以通讯软件设计的关键是单片机怎样发送AT命令。4完毕语本文采用短消息业务完成数据收集与监测终端与控制中心的通讯。实现了数据收集与监测终端的遥控，远程控制电源的通断；遥测，远程测量各种开关量；遥调，远程调节各种增益；遥讯，远程查询收集各种模拟量。短消息业务具有永远在线、不需拨号、价格廉价、覆盖范围广等上风，十分适用于需频繁传送小数据量的应用，还适用于偏远地区、架设通讯线路困难的地方。对于数据收集与监测终端来讲，它一般放在无人值守地区，应用短消息业务来传送数据最为适宜。作者设计的该系统如今已经投入运行，理论证实了该系统工作非常的可靠。