基于GSM網(wǎng)絡的遠程自動控制系統(tǒng)設計

1、基于GSM網(wǎng)絡的遠程自動控制系統(tǒng)設計周軍（連云港杰瑞深軟科技有限公司 江蘇 連云港222006）摘要：文章介紹了基于GSM網(wǎng)絡的遠程自動控制系統(tǒng)的設計方法，通過GSM模塊將計算機、PLC和手機終端聯(lián)系起來，實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程控制、報警和管理，能有效降低系統(tǒng)投入，適用于偏遠地區(qū)以及架設通信線路困難的地方，有著誘人的應用前景。關鍵詞：遠程自動控制；GSM網(wǎng)絡；短消息；Unicode編碼；PLCBased on the GSM network remote automatic control system designZHOU Jun(Lianyungang JARI deepsoft technolo

2、gy Co., LTD，Jiangsu，Liangyungang,222006,China)Abstract：This text introduces to control the design method of the system according to the long range auto of the network of GSM, contacting calculator, PLC and the cellular phone terminals through a GSM mold piece, carrying out the long range control of

3、the system and reporting to the police and managing, can lower the system devotion effectively, be applicable to the secluded region and install the place of correspond by letter the circuit difficulty, have captivating applied foreground.Key word：Automatic control of long range；Network of GSM；Short

4、 Message；The Unicode code；PLC1 概述近年來，隨著工礦企業(yè)自動化水平的提高，可編程控制器(PLC)和現(xiàn)場總線在工業(yè)自動控制領域得到了廣泛的應用。通過現(xiàn)場總線技術、以太網(wǎng)技術、嵌入式技術，實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡化，提高了系統(tǒng)的性能和開放性，但是這些控制系統(tǒng)網(wǎng)絡一般都是基于有線網(wǎng)絡的。在現(xiàn)代控制系統(tǒng)網(wǎng)絡中，有時系統(tǒng)要求其控制方式和數(shù)據(jù)信息具有更高的靈活性和共享性。特別是隨著數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(GSM)的發(fā)展，不在生產(chǎn)第一線也能及時了解第一手資料，及時處理生產(chǎn)過程中的突發(fā)事件，是現(xiàn)代控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，更是企業(yè)信息化管理的要求，以降低生產(chǎn)及維護的成本，提高工作效率。 2 GS

5、M網(wǎng)絡技術簡介及其特點GSM系統(tǒng)是目前基于時分多址技術的移動通信體制中最成熟完善、覆蓋面最廣、功能最強、用戶最多的移動通信系統(tǒng)。GSM網(wǎng)主要提供語音、短消息、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務。GSM 短消息業(yè)務以其連接簡單、費用低廉、覆蓋范圍廣、實現(xiàn)方便等優(yōu)點得到了廣泛的應用。 短消息業(yè)務具有一些突出特點如：傳輸數(shù)據(jù)的內容可以是字符或數(shù)字；可以在GSM網(wǎng)絡內端對端傳輸；通過短消息中心(MSC)用GSM系統(tǒng)的信令信道傳送，與語音信道不沖突，即使終端處在通話狀態(tài)下也可進行傳送；在傳送過程中，不進行呼叫連接建立和釋放的過程；MSC具有短消息的存儲功能，在終端設備關機時，可以保持消息在一定時間內有效等。利用這些特點，及

6、其雙向傳輸?shù)男阅?，可方便地實現(xiàn)信息采集和遠程控制。由于公眾GSM網(wǎng)絡在全球范圍內實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，建立GSM系統(tǒng)不須再組建專用通信網(wǎng)絡，可以節(jié)省建網(wǎng)初期的巨額投資，并且可靠性較高、信號傳播距離遠、覆蓋面積廣，所以具有實時傳輸數(shù)據(jù)功能的短消息應用將可以做成傳輸各種檢測、監(jiān)控數(shù)據(jù)信號和控制命令的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。3 系統(tǒng)簡介目前大多數(shù)計算機遠程控制方案，控制系統(tǒng)連入Internet網(wǎng)絡，還須租用一個公網(wǎng)靜態(tài)IP地址。這樣雖然無需自行建設通信網(wǎng)絡，但是由于Internet網(wǎng)絡有時難以達到工業(yè)現(xiàn)場覆蓋面，局限性很大，網(wǎng)絡運行效果取決于網(wǎng)絡運營商，線路安全不能得到保證，降低了系統(tǒng)的可靠性。如果自建通訊網(wǎng)絡，

7、通信質量和系統(tǒng)安全得以保證，效果好，但建網(wǎng)初期投資巨大，運行期間自主維護耗費人力物力較大，相對運行費用高，使用范圍也很有限，不適合系統(tǒng)的擴展。基于GSM網(wǎng)絡信息平臺的遠程自動控制系統(tǒng)為這一問題提供了一個簡單、容易執(zhí)行、投入少且安全可靠的解決方案。系統(tǒng)利用現(xiàn)有的移動通信網(wǎng)絡信息平臺，覆蓋面廣，基本無盲區(qū)，初期投入少且運行費用很低，系統(tǒng)無須直接接入Internet網(wǎng)絡，安全性得以保證。系統(tǒng)正常運行過程中，可通過手機查詢當前運行狀況和技術參數(shù)，當系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況的時候，可進行短消息報警，或者撥打預先設置好的電話號碼，可根據(jù)不同的情況通知不同的值班人員；也可以在經(jīng)過授權的情況下，讓遠在外地的系統(tǒng)設計人

8、員，使用計算機，通過移動通訊網(wǎng)絡遠程發(fā)出控制指令，讓系統(tǒng)自動發(fā)送包含當前系統(tǒng)具體情況內容的信息給特定計算機或手機，實現(xiàn)遠地數(shù)據(jù)的傳輸；并可以讓系統(tǒng)執(zhí)行相應的命令，實現(xiàn)了系統(tǒng)的遠程訪問、診斷和故障處理。4 系統(tǒng)設計4.1 系統(tǒng)構成通過應用移動通訊網(wǎng)絡的信息平臺實現(xiàn)了遠程計算機、自動控制系統(tǒng)以及用戶終端三者之間的無線遠程通信。自動控制系統(tǒng)管理中心由可編程控制器（PLC）、中心管理計算機、GSM無線通訊模塊以及數(shù)據(jù)管理軟件等組成?？刂葡到y(tǒng)的功能就是在實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場過程控制的基礎上，控制GSM無線通訊模塊向指定手機發(fā)送報警信息和運行數(shù)據(jù)，并對遠程計算機或手機終端發(fā)送來的控制命令進行解算，處理和執(zhí)行。遠程

9、控制終端由計算機、GSM無線通訊模塊組成。遠程控制終端的功能是通過控制GSM模塊收發(fā)短信息和控制命令，把收到的數(shù)據(jù)信息進行處理并顯示。用戶手機終端可接收自動控制系統(tǒng)發(fā)送的報警信息，并通過短信命令了解系統(tǒng)的運行詳情。圖1: 系統(tǒng)總體結構圖4.2硬件組成4.2.1西門子TC35i通信模塊目前，國內已經(jīng)開始使用的GSM模塊有西門子的TC35系列、愛立信的DM10/DM20系列、中興的ZXGM18系列等，而且這些模塊的功能、用法差別不大。其中西門子公司的TC35系列模塊性價比很高，并且已經(jīng)有國內的無線電設備入網(wǎng)許可證，是一款最新無線通訊模塊，可以快速安全地實現(xiàn)數(shù)據(jù)和語音的傳輸、短消息和傳真服務。4.2

10、.2西門子S7系列可編程控制器西門子工控產(chǎn)品在工控領域市場中有較高的占有率，它的通信及網(wǎng)絡產(chǎn)品有著引導世界工控技術潮流的作用。西門子公司S7-200/300系列可編程控制器（PLC）提供PROFIBUS-DP接口和RS232/422/485通訊接口，可方便的與計算機、TC35i通信模塊以及其它工控智能設備相連接，主要完成對工業(yè)現(xiàn)場的溫度、壓力、液位、流量、閥門等生產(chǎn)設備的監(jiān)測和控制任務。PLC通過TC35i通信模塊與外界聯(lián)系，接收手機和遠程控制終端等設備發(fā)出的控制指令，并將指令轉化為控制系統(tǒng)的各種動作；同時發(fā)送系統(tǒng)信息和指令執(zhí)行結果給手機和遠程控制終端，完成整個控制過程。圖2：自動控制系統(tǒng)框圖

11、4.2.3 遠程控制終端遠程控制終端只需使用商用計算機，通過串口與TC35i通信模塊連接，將控制命令按通信協(xié)議組合打包，校驗后送入通訊模塊；由通訊模塊負責發(fā)送和接收信息，并將接收到的內容回送給計算機，由計算機將數(shù)據(jù)解包校驗后顯示出結果。圖3：遠程控制終端框圖4.3系統(tǒng)軟件組成本系統(tǒng)的軟件設計包括兩部分，一部分是自動控制系統(tǒng)管理中心的軟件設計：它包括自動控制系統(tǒng)PLC程序，信息接收、發(fā)送處理程序，以及監(jiān)控計算機的相關應用程序；另一部分是遠程控制終端的軟件設計：它包括監(jiān)控管理計算機程序和信息接收、發(fā)送程序。4.3.1 PDU編碼GSM模塊提供了一種移動平臺與數(shù)據(jù)終端設備之間的通用接口，在模塊收到網(wǎng)

12、絡發(fā)來的信息時，能夠通過串口發(fā)送指示消息，數(shù)據(jù)終端設備可以向GSM模塊發(fā)送各種命令。目前，發(fā)送信息常用Text和PDU模式。使用Text模式收發(fā)信息代碼簡單，實現(xiàn)起來十分容易，但最大的缺點是不能收發(fā)中文信息；而PDU模式不僅支持中文信息，也能發(fā)送英文信息。信息內容以Unicode格式輸入，缺點是信息內容需要轉換成Unicode碼，并且要把信息按PDU格式打包，編程操作比較復雜。4.3.2 PLC程序設計自動控制系統(tǒng)PLC程序的設計是整個系統(tǒng)的核心和關鍵，主要完成對工業(yè)現(xiàn)場傳感器信號的采集、顯示、處理；對控制流程的邏輯分析和判斷以及最終決策和實施；響應遠程指令并返回指令執(zhí)行結果；發(fā)送報警信息等任

13、務。PLC程序主要由以下幾種功能塊組成：系統(tǒng)初始化模塊，信號采集、處理模塊，系統(tǒng)控制模塊，信息接收、發(fā)送模塊，遠程指令分析處理模塊，報警信息處理模塊等。系統(tǒng)上電后自動運行初始化程序，完成軟硬件（如數(shù)據(jù)塊、定時器和通訊口等）的初始化；隨后啟動多個功能塊進行信號采集、過程控制、報警處理等任務，完成工業(yè)過程控制的需要；如有必要或條件觸發(fā)，自動啟動信息發(fā)送程序將信息發(fā)送到指定手機或終端；對遠程指令響應采用中斷方式，一旦收到信息，立刻調用串口接收程序，解碼信息內容并做出相應處理，然后調用信息發(fā)送程序將指令執(zhí)行結果反饋給遠程控制中心，完成遠程監(jiān)控過程。圖4：PLC程序流程圖4.3.3 信息發(fā)送程序信息發(fā)送

14、程序設計包括：串口的初始化，TC35i模塊的初始化，信息中心號碼的設置，對信息中心號碼、目標號碼、發(fā)送的內容進行編碼生成PDU串，如果遇到發(fā)送失敗情況的處理等幾部分組成。具體的編碼方式可參考相關書籍，這里就不再詳述。圖5：信息發(fā)送程序流程圖4.3.4 信息接收程序信息接收程序設計主要是中斷處理，將收到的PDU串進行解碼，得出發(fā)送方手機號碼、發(fā)送方信息中心號碼、信息發(fā)送時間、數(shù)據(jù)長度及發(fā)送內容，然后將處理完的信息送交PLC程序進行二次加工處理。圖6：信息接收程序流程圖4.3.5 遠程控制終端程序遠程控制終端采用Visual Basic 6.0 作為開發(fā)工具，使用MSComm控件開發(fā)短信發(fā)送和接收程序，并與TC35i通訊模塊通訊，控制方式和流程與PLC基本相同，只是編程語言不一樣，這里不再詳細描述。5 結束語本系統(tǒng)集成度高，成本較低，運行穩(wěn)定可靠，適用于遠距離監(jiān)測，在城市周