關(guān)鍵字： 三菱PLC 
引言
 PLC作為一種高性能的控制裝置，在分布式系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用凝果。在這種控制系統(tǒng)中睦尽，PLC可以多種方式，如直接采用現(xiàn)有的組態(tài)監(jiān)控軟件與上位機(jī)通信型雳，但針對(duì)小規(guī)模的控制系統(tǒng)，找到一種高性能價(jià)格比的通信方法纠俭，具有積極的實(shí)際意義。本文就日本三菱公司生產(chǎn)的FX2可編程控制器與監(jiān)控中心通信方式的實(shí)現(xiàn)冤荆，從軟、硬件兩個(gè)方面來說明這個(gè)問題钓简。隨著GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展和用戶的日益擴(kuò)大乌妒，新技術(shù)和新業(yè)務(wù)的開發(fā)和應(yīng)用就已提到十分重要的位置朋蚜。短消息服務(wù)業(yè)務(wù)作為ＧＳＭ網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù)，已得到越來越多的系統(tǒng)運(yùn)營商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視蒿蛆，基于這種業(yè)務(wù)的各種應(yīng)用也蓬勃發(fā)展起來驾腕”腥遥　　　　　　　　　　　　　　　　　　　以往，在無人值守的現(xiàn)場出現(xiàn)問題后港排，維修人員不可能訊速趕到現(xiàn)場排除故障，造成許多不必要的損失吻毅，所以作者設(shè)計(jì)了該采集與監(jiān)控系統(tǒng)，將告警信息通過手機(jī)短消息的方式妆墩，發(fā)送到集中監(jiān)控中心，從而實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程遙控践付、遙測秦士、遙調(diào)永高、遙訊。
 1． 系統(tǒng)的工作原理及組成
 該系統(tǒng)主要是由兩部分組成：數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控終端命爬；集中監(jiān)控中心辐脖。通信方式采用手機(jī)短消息方式，通信設(shè)備采用手機(jī)模塊TC35皆愉，手機(jī)終端TC35T。TC35具有的功能：有語音亥啦、數(shù)據(jù)、短消息翔脱、FAX四種傳輸方式奴拦；工作在GSM900MHz和1800MHz頻帶范圍內(nèi)匀铸；工作電源3.3V---5.5V天库；波特率為300bps-115kbps,在1200bps-115kbps為自動(dòng)波特率設(shè)置讥认；數(shù)據(jù)傳送采用AT命令集；SMS具有TEXT和PDU圖形模式活益；P-P數(shù)據(jù)通訊速率是2400岗蚪、4800漫窑、9600、14400bps榴栏。TC35T是將TC35做到工業(yè)手機(jī)中，對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口和電源接口泌绩。將計(jì)算機(jī)的串行口與TC35T的串行口用電纜直接連接哩簿，并在計(jì)算機(jī)上添加標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制解調(diào)器就可以使用了酝静。TC35T使用AT命令集工作。系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示：
 集中監(jiān)控中心通過通道1發(fā)送命令形入，首先通過TC35T發(fā)送設(shè)置命令，初始化數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控終端亿遂，設(shè)置需要采集的模擬量和開關(guān)量浓若，設(shè)置系統(tǒng)的密碼，設(shè)置維修人員的手機(jī)號(hào)碼挪钓；然后發(fā)送采集命令是越，采集各種數(shù)據(jù)量碌上。采集完數(shù)據(jù)量后，經(jīng)PLC的處理条嚼，通過通道2以短消息的方式發(fā)送到集中監(jiān)控中心洲猿，中心將數(shù)據(jù)整理存入數(shù)據(jù)庫中齿贡。如果數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控終端出現(xiàn)了故障，直接通過TC35模塊發(fā)送故障信息到維修人員手機(jī)上饮乃，同時(shí)監(jiān)控中心接收發(fā)自數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控終端的告警信息，并進(jìn)行相應(yīng)的處理刀饥，如判定告警地點(diǎn)威球、告警類型及相應(yīng)的原因蒙拜、及時(shí)通知值班和相關(guān)維護(hù)管理人員、對(duì)告警信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析误撤、設(shè)置告警監(jiān)控模塊配置信息等。當(dāng)故障排除后饵骨，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控終端同樣發(fā)送短消息到監(jiān)控中心，通知中心故障排除茫打，可以正常采集數(shù)據(jù)了居触。當(dāng)然每個(gè)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控終端都對(duì)應(yīng)由維修人員老赤。
 短消息服務(wù)業(yè)務(wù)（Short　Message　Service）是GSM系統(tǒng)提供給用戶的一種數(shù)字業(yè)務(wù)，它與話音傳輸及傳真一樣同為GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供的主要電信業(yè)務(wù)抬旺，SMS的收發(fā)占用的是GSM網(wǎng)絡(luò)的信令信道，不會(huì)占用普通話音信道开财，而且它是雙向通信汉柒，具有一定的交互能力责鳍。而且SMS具有較高的可靠性兽间，短消息發(fā)送端的用戶可知道短消息是否已經(jīng)到達(dá)接收端，由于短消息依靠了SMSC短消息服務(wù)中心的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制寇羔，當(dāng)接收端用戶關(guān)機(jī)或不在服務(wù)區(qū)內(nèi)時(shí)，SMSC會(huì)暫時(shí)保存該短消息甫页，接收端用戶如果在規(guī)定時(shí)間（通常為24小時(shí)）內(nèi)重新處于工作狀態(tài)，SMSC會(huì)立刻發(fā)送短消息給接收端用戶淫韧，當(dāng)發(fā)送成功時(shí)會(huì)返回發(fā)送端用戶一個(gè)確認(rèn)信號(hào)。SMS充分利用了GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣的特點(diǎn)和全程全網(wǎng)的優(yōu)勢泌榕，具有極佳的移動(dòng)性，使得任何一個(gè)申請(qǐng)了短消息服務(wù)的GSM無線終端用戶在全網(wǎng)范圍內(nèi)獲得服務(wù)气岁。每個(gè)短消息的信息量限制為140個(gè)八位組（7比特編碼）140個(gè)英文字符或70個(gè)中文字符诲猴。如果超過此長度，則要分多次發(fā)送浦堪。
2．　硬件電路設(shè)計(jì)
 系統(tǒng)的硬件電路包括：監(jiān)控終端硬件設(shè)計(jì)；集中監(jiān)控中心鳖宾。
 監(jiān)控終端硬件包括：數(shù)據(jù)采集部分；TC35接口電路鼎文；溫度傳感器電路；遙調(diào)電路拇惋。
 集中監(jiān)控中心硬件包括：上位機(jī)周偎；TC35T手機(jī)終端撑帖。
 2.1　數(shù)據(jù)采集部分
 數(shù)據(jù)的采集分為：模擬量的采集和開關(guān)量的采集。
 模擬量主要采集各種工業(yè)儀表的數(shù)據(jù)胡嘿，如壓力、流量衷敌、溫度勿侯、濕度、電壓移履、電流等逸讹。
 開關(guān)量的檢測，分別為：220V交流電壓檢測禾计，門禁檢測。
 電路原理框圖如圖2所示梆甘。
 2.2遙調(diào)電路設(shè)計(jì)
 為了能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)調(diào)節(jié)各種現(xiàn)場的參數(shù)。作者設(shè)計(jì)了遙調(diào)電路江伴。采用固態(tài)非易失性數(shù)字電位器X9313。電路圖如圖3所示踢臀。數(shù)字電位器是一種特殊的DAC焙番，它的模擬量輸出不是電壓或電流媚曾，而是電阻「局滑動(dòng)單元的位置是由CS、U/D评架、INC三個(gè)輸入端控制眷茁。當(dāng)CS為高纵诞，INC為高時(shí)，滑動(dòng)端的位置可以被儲(chǔ)存在一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)浙芙，因此在下一次上電工作時(shí)可以被重新調(diào)用。當(dāng)電位器的滑動(dòng)端移到某一新位置時(shí)茁裙，而保持INC為低，CS為高時(shí)节仿，此位置不存儲(chǔ)。VH罩泰、VL鬼浮、VW相當(dāng)于一般電位器的三個(gè)端孝生。
圖3　遙調(diào)電路
圖4　溫度傳感器電路
2.3溫度傳感器電路設(shè)計(jì)
 為了實(shí)時(shí)監(jiān)視數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測終端的溫度變化肛巫，當(dāng)溫度超過上限值時(shí)啟動(dòng)排風(fēng)裝置。當(dāng)溫度低過下限值時(shí)啟動(dòng)加溫裝置衅惠，作者設(shè)計(jì)了溫度傳感器電路。由于采集的溫度范圍屬于常溫范圍者只，所以采用晶體管傳感器LM335。它的輸出電壓與熱力學(xué)溫度成正比蔑懈，靈敏度10mv/c琉阱。輸出后的電壓經(jīng)過LM358放大器的放大后送A/D轉(zhuǎn)換器。電路圖如圖4所示蹭劈。
 2.4　TC35接口電路設(shè)計(jì)
 TC35模塊主要是由射頻天線、內(nèi)部FLASH线召、GSM基帶處理器、匹配電源和一個(gè)40腳的ZIP插座組成灶搜。TC35接口電路設(shè)計(jì)主要是40針的電纜與單片機(jī)的接口。如圖所示5割卖。1~5腳提供3.3~5.5V峰值2A的直流電源；6~10接地鹏溯；15腳為點(diǎn)火信號(hào)罢维，接到單片機(jī)的P1.7丙挽，可以通過軟件啟動(dòng)模塊。16腳~23腳是RS232串口的功能引腳颜阐，18腳、19腳分別為發(fā)送RXD和接收TXD引腳攘霞。24腳~29腳對(duì)應(yīng)的是SIM卡的引腳。32腳為指示燈引腳虽捺，當(dāng)未插入SIM卡或40腳的電纜沒有接好或者模塊正在入網(wǎng)時(shí)蝠题，指示燈處于閃亮狀態(tài)，亮600ms　滅600ms徘繁；當(dāng)模塊登錄網(wǎng)絡(luò)時(shí)，指示燈亮75ms滅3s窜货。
 2.5　電平轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)
 FX2系列PLC的編程接口采用RS-422標(biāo)準(zhǔn)，而計(jì)算機(jī)的串行口采用RS-232標(biāo)準(zhǔn)陋晒。因此，作為實(shí)現(xiàn)PLC計(jì)算機(jī)通信的接口電路萄窜，必須將RS-422標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換成RS-232標(biāo)準(zhǔn)。RS-232與RS-422標(biāo)準(zhǔn)在信號(hào)的傳送查刻、邏輯電平均不相同键兜。RS-232采用單端接收器和單端發(fā)送器，只用一根信號(hào)線來傳送信息普气，并且根據(jù)該信號(hào)線上電平相對(duì)于公共的信號(hào)地電平的大小來決定邏輯的“1”。RS-422標(biāo)準(zhǔn)是一種以平衡方式傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)佃延，即雙端發(fā)送和雙端接收，根據(jù)兩條傳輸線之間的電位差值來決定邏輯狀態(tài)履肃。RS-422電路由發(fā)送器、平衡連接電纜尺棋、電纜終端負(fù)載和接收器組成封锉。它通過平衡發(fā)送器和差動(dòng)接收器將邏輯電平和電位差之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換嗽绑。作者選用MAXIM公司的MAX232實(shí)現(xiàn)RS-232與TTL之間的電平轉(zhuǎn)換。MAX232內(nèi)部有電壓倍增電路和轉(zhuǎn)換電路萤野，僅需+5V電源就可工作，使用十分方便杜诲；選用MAX485實(shí)現(xiàn)RS-485與TTL之間的轉(zhuǎn)換剧胚。每片MAX485有一對(duì)發(fā)送器/接收器鞋剔，由于通信采用全雙工方式，故需兩片MAX485饮码，另外只需外接4只電容即可。
圖5　　TC35接口電路
3．軟件設(shè)計(jì)
 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括：下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)褒选；上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)氏篇；下位機(jī)與上位機(jī)通信軟件設(shè)計(jì)蹭睡。
 3.1短消息PDU格式分析及實(shí)用的AT命令
 發(fā)送和接收SMS信息有兩種方式：基于AT命令的Text　Mode（文本模式）和基于AT命令的PDU(protocol　description　unit)　Mode模式。西門子的手機(jī)大多只支持PDU模式肩豁，在PDU模式下短信息正文經(jīng)過編碼后轉(zhuǎn)換成UNICODE碼被傳送脊串。由于我們采用的是西門子的TC35手機(jī)模塊和TC35T手機(jī)終端清钥，所以本文主要探討PDU模式的發(fā)送和接收。
 下面通過對(duì)發(fā)送的短消息格式分析祟昭，來介紹SMS　PDU的數(shù)據(jù)格式缕坎。假設(shè)準(zhǔn)備發(fā)送中文短消息內(nèi)容為“晚上好123”。首先篡悟，將TC35T與計(jì)算機(jī)的串口相連，并打開計(jì)算機(jī)的超級(jí)終端：
 3.1.1發(fā)送短消息的具體操作過程如下(帶下劃線字符為響應(yīng)信息搬葬，{}內(nèi)為注釋)：
 AT　
 OK　{計(jì)算機(jī)與手機(jī)的連接成功，這時(shí)就可以輸入各類GSM　AT指令了}
 AT+CNMI=1镰饶，1缆乐，2
 OK　{設(shè)置收到短消息提示}
 當(dāng)模塊收到短消息時(shí)烧骗，給出回應(yīng)：　
 例如：+CMTI：“SM”禽糊，4
 AT+CMGF=0
 OK　{設(shè)置模塊工作的模式：0為PDU模式铜诽，1為文本模式}
 AT+CMGS=26{發(fā)送短消息的字節(jié)數(shù)}
 >0891　683108200905F0　0103　0D91　683199312523F9　3208　0C　665A4E0A597D003100320033//鍵入Ctrl+Z，看到提示符->出現(xiàn)在最后一個(gè)數(shù)字后面懂棘，說明系統(tǒng)已經(jīng)收到了命令男梆。系統(tǒng)會(huì)返回操作的結(jié)果先赛。
 OK　{OK表示成功惋肾，ERROR表示發(fā)送失敗}
 +CMGS：32
 下面分析這條信息：
 08：表示短消息中心地址長度
 91：表示短消息中心號(hào)碼類型
 683108200905F0：表示短消息房屋中心號(hào)碼
 0103：表示發(fā)送短消息的編碼方式
 0D：表示目的地址長度
 91：表示目的地址類型
 683199312523F9：表示目的地址诊胞，即接收短消息的手機(jī)號(hào)碼為：13991352329
 3208：表示發(fā)送中文字符方式
 0C：表示短消息長度
 665A4E0A597D003100320033：表示發(fā)送中文字符的UNICODE碼
 665A　{晚}　　4E0A{上}　　597D{好}　　0031{1}　　0032{2}　　0033{　3}
 3.1.2模塊接收短消息的分析：
 AT+CMGR={閱讀短消息的內(nèi)容，Index　表示短消息存放的位置}
 AT＋CMGL=　{列表短信息：stat　=0撵孤，列未讀過的短消息迈着；stat　=4，列所有的短消息}
 ≡２ぁ＋CMGL:　1,2,,24　{1表示信息個(gè)數(shù)，2表示未發(fā)信息闭专，24表示信息總?cè)萘縸　
 AT+CMGD={刪除短消息，Index　表示短消息存放的位置}
 OK　{刪除成功}
 3.2　下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
 包括：數(shù)據(jù)采集及A/D轉(zhuǎn)換程序喻圃；越限報(bào)警程序。
 3.3上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
 包括：監(jiān)控中心主界面設(shè)計(jì)斧拍；數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計(jì)雀扶。
 3.4下位機(jī)與上位機(jī)通信軟件設(shè)計(jì)
 因?yàn)橄挛粰C(jī)與上位機(jī)通信是通過短消息來完成的肆汹，所以通信軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是單片機(jī)如何發(fā)送AT命令。
 4．結(jié)束語
 本文采用短消息業(yè)務(wù)完成數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測終端與控制中心的通信衫半。實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測終端的遙控骑琳，遠(yuǎn)程控制電源的通斷洋虫；遙測，遠(yuǎn)程測量各種開關(guān)量权疾；遙調(diào)趋奸，遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)各種增益；遙訊满律，遠(yuǎn)程查詢采集各種模擬量。短消息業(yè)務(wù)具有永遠(yuǎn)在線咖迄、不需撥號(hào)、價(jià)格便宜溉浙、覆蓋范圍廣等優(yōu)勢烫止，特別適用于需頻繁傳送小數(shù)據(jù)量的應(yīng)用，還適用于偏遠(yuǎn)地區(qū)馆蠕、架設(shè)通信線路困難的地方圆裕。對(duì)于數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測終端來說，它一般放在無人值守地區(qū)荆几，應(yīng)用短消息業(yè)務(wù)來傳送數(shù)據(jù)最為合適赊时。作者設(shè)計(jì)的該系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)投入運(yùn)行，實(shí)踐證明了該系統(tǒng)工作非常的可靠祖秒。

 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　

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