摘 要：本文介紹了一種基于GPRS 模塊通過GSM（全球移動(dòng)通信系統(tǒng)）網(wǎng)絡(luò)SMS（短信業(yè)務(wù)）的遠(yuǎn)程工業(yè)現(xiàn)場檢測與控制系統(tǒng)。它由一個(gè)GPRS 模塊（SIEMENS 公司的MC39I 模塊）和一個(gè)以單片機(jī)（華邦單片機(jī)W78E058B）為核心的監(jiān)控單元組成嘹裂，監(jiān)控單元利用AT指令通過串口和GPRS 模塊進(jìn)行通訊妄壶，使用戶能夠通過手機(jī)中文短信便捷地對繼電器進(jìn)行檢測與控制，以及通過光電隔離電路驅(qū)動(dòng)PLC 的工作寄狼。為了保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)終端的使用權(quán)限丁寄，本系統(tǒng)設(shè)定了自定義設(shè)置控制權(quán)限號碼功能。

 

1 引言

 

 目前泊愧，工業(yè)現(xiàn)場控制技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的很成熟了伊磺，但是遠(yuǎn)程無線監(jiān)控技術(shù)卻是近些年發(fā)展起來的一項(xiàng)新的技術(shù)。它必將成為將來控制方式的一個(gè)重要分支删咱。

 

 工業(yè)無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)單機(jī)監(jiān)控技術(shù)和現(xiàn)代通訊技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的一種監(jiān)控技術(shù)屑埋。計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以后，很快就被用于監(jiān)控領(lǐng)域凭坪，并逐漸取代了靠人工現(xiàn)場值守來完成的監(jiān)控管理肤俱，大大提高了監(jiān)控質(zhì)量和效率。但這時(shí)主要還是計(jì)算機(jī)單機(jī)監(jiān)控连谁，而一些空間分布距離較遠(yuǎn)的監(jiān)控對象绸搞，單機(jī)監(jiān)控?zé)o法勝任的杏兰。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起，使這些問題得到了完美的解決斩却。特別是Internet 的出現(xiàn)秀毡，人們還實(shí)現(xiàn)了對監(jiān)控對象的遠(yuǎn)程監(jiān)控。但是這些都是建立在有線通訊介質(zhì)基礎(chǔ)上的監(jiān)控系統(tǒng)召摔。對于某些監(jiān)控場合智精，如遠(yuǎn)距離移動(dòng)監(jiān)控等，有線監(jiān)控系統(tǒng)存在著明顯的局限际终，如布線困難丙卧、系統(tǒng)成本高等。因此誓呆，人們將目光投向了無線監(jiān)控技洪鸭。

 

2 系統(tǒng)功能

 

 本系統(tǒng)是采用短消息的形式來進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測和控制的。監(jiān)控終端外接的監(jiān)控對象有：①八路繼電器仑扑±谰簦可以控制與檢測工業(yè)現(xiàn)場八個(gè)電器的工作情況。②八個(gè)PLC 輸入驅(qū)動(dòng)口镇饮◎阎瘢可以給PLC 提供八路輸入信號，遠(yuǎn)程控制PLC 的工作储藐。

 

3 系統(tǒng)原理

 

3.1 MC39I 模塊與AT 指令

 

  MC39I模塊是由Siemens 公司生產(chǎn)的GSM/GPRS 模塊俱济，它與GSM phase2/2+兼容、支持雙頻（GSM900/1800）钙勃、符合ETSI 標(biāo)準(zhǔn)GSM0707 和GSM0705蛛碌。用戶通過串口，用AT 指令對其進(jìn)行控制辖源。

 

 AT 指令是主要移動(dòng)電話生產(chǎn)商NOKIA蔚携、Ericsson、Motorola 和HP 共同為GSM 研制的一整套指令同木，其中包括對SMS 的控制男鳞。常用的AT 指令有：

 

 AT+CSCA=“短信中心號碼”<CR> ；用于設(shè)置短信中心的號碼膏逮。

 

 AT+CMGF=[<MODE>] <CR> 拣壮；用于設(shè)置短信的模式：<MODE>為1，短信為text 模式琢刮；<MODE>為0呈缴，短信為PDU 模式。本系統(tǒng)收發(fā)的是中文短信耍烙，采用PDU 模式酌峻。

 

 AT+CNMI=1,1,2 <CR> 盈综；設(shè)置為收到短信后自動(dòng)提示。

 AT+CMGR=<INDEX><CR> 坊阎；讀取短信寒圃，<INDEX>為短信的位置序號。

 AT+CMGD=<INDEX><CR> 惶政；刪除短信背涉，<INDEX>為短信的位置序號。

 AT+CMGS=<LENGTH><CR><發(fā)送內(nèi)容><ctrl-Z> 移必；PDU 模式下發(fā)送中文短信室谚。

 AT+IPR=4800(或9600) <CR> ；設(shè)置串口波特率為4800 或9600崔泵。

 

3.2 系統(tǒng)原理

 

 本監(jiān)控終端是一個(gè)基于 GSM 網(wǎng)絡(luò)SMS 的監(jiān)控系統(tǒng)秒赤。本監(jiān)控系統(tǒng)采用MC39I 模塊進(jìn)行短信的收發(fā)。當(dāng)短信從控制權(quán)限的手機(jī)發(fā)出后憎瘸，MC39I 模塊收到短信并給出提示信號入篮，監(jiān)控終端收到提示信號后就從MC39I 模塊讀取該短信，如果檢測到該短信來自設(shè)定的手機(jī)號碼含思，系統(tǒng)就會(huì)按照短信的指令執(zhí)行相應(yīng)的操作崎弃，然后將操作執(zhí)行的結(jié)果反饋給手機(jī)甘晤。實(shí)現(xiàn)整個(gè)監(jiān)控過程的原理如圖1 所示：

 

4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

 

4.1 監(jiān)控單元硬件結(jié)構(gòu)

 

 本監(jiān)控終端由 MC39I 模塊和以W78E58B 為核心的監(jiān)控單元兩部分組成含潘。MC39I 負(fù)責(zé)短信的收發(fā)。監(jiān)控單元用來讀取MC39I 收到的短信线婚，執(zhí)行相應(yīng)的監(jiān)控操作遏弱，并編輯要返回給控制權(quán)限者的短消息。兩者之間通過RS232 串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換塞弊。其中監(jiān)控單元的串口還可以用來與PC 機(jī)串口相連差齐，以便用戶對控制終端進(jìn)行控制權(quán)限者號碼的自定義設(shè)置。

 

 為了能夠存儲(chǔ)自定義的控制手機(jī)號碼耘炭，在片外擴(kuò)展了一片24LC01B气弥。為了使監(jiān)控單元能夠與MC39I 模塊、PC 通訊蔼紫，采用MAX232 芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換给措。由于MC39I 、PC 與監(jiān)控單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊并不是同時(shí)進(jìn)行的恒焕，因此監(jiān)控單元只用一個(gè)串口就可以完成與MC39I 和PC 的通訊炮罩。具體的硬件結(jié)構(gòu)如圖2 所示：

 

4.2 單片機(jī)主要外圍電路

 

 24LC01B 一片可電擦除可編程的非易失性存儲(chǔ)器。該芯片在掉電后仍然能夠保存所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)余二，且在常溫下可長期保存圃匙。由于24C01B 采用I2C 總線規(guī)程榴蜻，而W78E058B 不具有I2C 總線結(jié)構(gòu)，所以在此需要軟件模擬I2C 總線結(jié)構(gòu)來讀取24LC01B 中的數(shù)據(jù)炎蹬。硬件連接原理圖如圖3瞎喉。

 

 

 

 光電隔離其實(shí)質(zhì)就是一種信號的耦合過程，它采用光電耦合器來實(shí)現(xiàn)信號的傳輸過程竭沫。TLP521-2 光電耦合器有四個(gè)腳厂庇，兩個(gè)是發(fā)光二極管的腳；另外兩個(gè)就是光敏三機(jī)關(guān)的管腳输吏。兩者之間通過發(fā)光二極管所發(fā)的光進(jìn)行耦合权旷，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)外信號的傳遞。隔離的目的是要將兩股需要與對方通信的電流隔離贯溅≈袈龋可透過光電耦合器將電子信號轉(zhuǎn)換成光，到了另一端再將光轉(zhuǎn)換回電子信號它浅。用此方法译柏，就可將兩股電流完全隔離。它的特點(diǎn)是.輸入與輸出絕緣隔離,信號單向傳輸,無反饋影響.抗干擾性強(qiáng),響應(yīng)速度快姐霍。TLP521-2 的外圍電路如圖4 所示鄙麦。

 

 ULN2803 內(nèi)部結(jié)構(gòu)是達(dá)林頓的，專門用來驅(qū)動(dòng)繼電器的芯片镊折，甚至在芯片內(nèi)部做了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢的二極管胯府。ULN2803 的輸出端允許通過IC 電流500mA，飽和壓降VCE 約1V 左右马前，耐壓BVCEO 約為36V痪猛。用戶輸出口的外接負(fù)載可根據(jù)以上參數(shù)估算。采用集電極開路輸出居截，輸出電流大算换，故可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器或固體繼電器(SSR)等外接控制器件，也可直接驅(qū)動(dòng)低壓燈泡六呼。達(dá)林頓管ULN2803 驅(qū)動(dòng)繼電器SRU-05V 的電路如圖5 所示客惨。

 

5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

 

5.1 單片機(jī)軟件

 

終端模塊上電后，首先會(huì)對模塊進(jìn)行初始化刨税，如設(shè)置通訊波特率等践赁。當(dāng)有外來指令傳來時(shí)，執(zhí)行串口數(shù)據(jù)處理程序被紊。當(dāng)用戶通過PC 向終端進(jìn)行自定義時(shí)宰爆，也是通過串口中斷服務(wù)程序來存儲(chǔ)用戶自定義的內(nèi)容的。為此，要用軟件來區(qū)分從串口收到的數(shù)據(jù)是來自MC39I的短信指令還是來自PC 的用戶自定義內(nèi)容蟆豫。主程序和中斷數(shù)據(jù)處理程序流程圖如圖6 和7所示议忽。

 

 

 

5.2 PC 軟件

 

 利用平時(shí)經(jīng)常用到的串口精靈然間來向終端發(fā)送數(shù)據(jù)，其目的是讓用戶能夠?qū)ΡO(jiān)控終端的控制權(quán)限號碼和MC39I 中的SIM 卡所在地短消息中心號碼進(jìn)行自定義十减。這些自定義的內(nèi)容將被單片機(jī)保存在非易失性存儲(chǔ)器24LC01B 中栈幸，形成用戶自定義數(shù)據(jù)庫，以便單片機(jī)設(shè)定MC39I 短消息中心和查詢以及回復(fù)短信時(shí)使用帮辟。經(jīng)過用戶自定義后的監(jiān)控終端速址，將變成一個(gè)和特定的監(jiān)控對象相聯(lián)系的個(gè)性化的監(jiān)控系統(tǒng)。發(fā)送數(shù)據(jù)的格式如圖8由驹。

 

 

6 總結(jié)

 

 本無線遠(yuǎn)程監(jiān)控終端芍锚，適用范圍廣，只要GSM 網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域都可以使用蔓榄；維護(hù)費(fèi)用極低并炮；可靠性好；可以設(shè)定控制權(quán)甥郑，安全性高逃魄。并且有足夠的空間資源來擴(kuò)展功能。它對用戶的短信指令響應(yīng)也比較迅速澜搅，在網(wǎng)絡(luò)信號較好時(shí)窄兜，從指令短信成功發(fā)送到收到監(jiān)控終端的回復(fù)短信，只需要很短的時(shí)間屋犯。它的自定義功能使用戶的監(jiān)控操作變得更加直觀恤兴、方便。

 

參考文獻(xiàn)

 

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