基于GPRS网络的PLC实时遥控系统的研究

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1、基于GPRS网络的PLC实时遥控系统的研究0 引言 可编程控制器简称PLC，已越来越广泛用于工业控制的各个领域。同时，近年来，随着网络技术的不断发展GPRS以其永久在线、通信速度快、支持Internet数据分组业务、通信费用低（0.01分/k，也可包月或包年）等特点，被广泛用于各种网络无线遥控系统中。本文充分利用GPRS技术无线通信的优点，并结合PLC在工业控制上抗干扰性强的优势，给出了一个对海上的灯塔进行实时遥控系统的具体实现方案，并进行了实际系统的设计。1系统结构组成基金项目：交通部伽利略计划专项基金（编号：200436422510）；交通部科技教育司资助1.1系

2、统工作原理PLC远程实时遥控系统在物理分布上由GPRS终端设备和中心服务软件组成，系统通过配置可以对多个设备进行状态和数据监控，也可以通过中心服务软件仅对单个终端设备进行远程调试和通信数据的应答和转发。GPRS终端设备将采集的各种信息数据按照设定的协议发送到系统中心服务软件或用户监控手机上，系统中心服务软件判断收到的数据是监控数据还是调试转发数据，按照不同的要求将数据进行相应的处理，并根据设定的要求进行接收确认。同时，系统中心服务软件也可以按照操作人员的要求配置参数，有选择的查询必要的终端设备信息。当系统进行远程调试应用时，系统中心服务软件可以对PLC已知的应答软件进

3、行自动在线保持，仅将关键数据进行远程传输到GPRS终端设备进行数据请求，同时GPRS终端设备对已经请求到的设备指令发送到系统中心服务软件，系统中心服务软件再通过串口转发给系统远程调试软件。其中，关键数据指令的交互周期和等待周期可以由系统软件配置。这既可以有效地节省数据通信的流量，又可以保证调试软件的稳定性。1.2系统结构组成PLC实时遥控系统由系统用户监控中心、通信网络和终端设备组成，其系统结构拓扑图如图1所示。图1PLC实时遥控系统结构图GPRS终端设备通过通信接口与现场PLC设备连接，它负责采集现场PLC设备的各种信息数据，并通过IP链路方式或GSM短信方式发送至

4、系统监控中心或控制手机。另外，将控制手机或系统中心服务软件发送过来的各种有效的控制指令和PLC远程调试关键数据发送给现场PLC设备。其组成包括GPRS通信模块、MCU处理模块及其他附属部件。系统中心服务软件是整个系统的核心，其将来自GPRS终端设备的各种指令信息、数据转发给终端状态监控软件，接收来自终端状态软件的查询指令并发送给远程的GPRS终端设备。同时，系统中心服务软件还可以按照预设的指令格式自动应答PLC远程调试软件的指令信息，也可以将PLC远程调试软件的关键请求指令按照预设的格式和频率发送给远程GPRS终端设备并将返回来的指令实时发送给PLC调试软件。通信网络

5、是GPRS网络和传统IP网络的融合，主要负责监控手机和系统服务中心软件与GPRS终端设备之间的数据交换工作。2GPRS终端设备设计GPRS终端设备是与监控中心服务器进行业务、数据交互的接口，是系统数据采集和指令执行部分，完成将PLC工作状态的实时上传和接收来自监控中心的各种命令的执行工作。2.1系统终端硬件设计GPRS终端硬件模块主要包括电源变换模块、GPRS通信模块、MCU微处理器模块、PLC控制模块和现场显示控制触摸屏。硬件结构图如图2所示。图2终端设备硬件结构组成GPRS数据通信模块将从监控中心接收的数据送给MCU微处理器，MCU微处理器根据数据的类型进行相应的

6、处理，对于需要转发给PLC的数据传输给PLC控制模块。同时，MCU微处理器将从PLC控制模块中得到的数据进行相应的处理并由GPRS模块发送给监控中心。触摸屏实时监视系统和设备的运行状态，并可以进行现场设定设备运行的参数。由于GPRS终端设备不同的模块所需要的电源参数不同，因此，需要利用电源变换模块将输入电源变换为不同的电压输入给相应的处理模块以满足其正常的工作。2.2系统终端软件设计在GPRS终端设备的软件设计中，主要是基于MCU微处理器的数据处理部分软件设计。MCU微处理器主要完成接收来自监控中心的数据，并及时转发给PLC控制模块，同时，将从PLC控制模块中返回的数

7、据通过GPRS通信模块发送给监控中心。由于GPRS模块内部没有TCP/IP协议和PPP协议，所以，GPRS终端设备在软件设计中嵌入了TCP/IP协议和PPP协议。在MCU处理器与PLC之间进行数据传输时，采用的是HOSTLINK通信协议，MCU处理器作为主控制器，PLC作为从控制器。MCU微处理器的软件结构模块如图3所示。图3MCU微处理器软件流程图3系统设计特点3.1应用配置简单方便系统中心服务软件可以对每一种需要处理的语句只通过定义相应的参数（包括起始头，结束尾，转发时间）等都可以进行配置。同时对本地发送给该软件的语句也可以通过配置自适应进行应答