GPRS DTU 在三菱FX2N 遠程控制系統中應用

黃誠

（廣東水利電力職業(yè)技術學院，廣東 廣州 510635）

1 概述

由于PLC的穩(wěn)定性及極強的抗干擾性，在工業(yè)生產及應用中幾乎無所不及，但在這個信息時代，工廠管理智能化的管理愈發(fā)顯得重要，實時監(jiān)控企業(yè)的生產狀況，了解生產進度對企業(yè)的客戶的獲取，資金的流通等有著決定性的因素。作為生產的大腦核心，PLC連接入網絡，向外部智能設備及時發(fā)送關鍵數據或及時接受指令控制生產現場也變得越來越重要，GPRS無線網絡作為2.5/2.75G 移動通信網絡，已經在我國已經被廣泛使用，人們幾乎無時不刻在應用到它，如手機瀏覽網頁、彩信、飛信、qq、微信等，將PLC控制系統與現有GPRS無線通信網絡技術集成，通過GPRS網絡通信技術，可以實現全國，甚至全球范圍內的數據超遠程可靠傳輸，進而達到數據遠程分析處理，遠程控制的目的。

相對于GSM 業(yè)務而言，PLC基于GPRS的數據傳送效率更高，速度更快，報文結構簡單明了，PLC控制程序編制更方便，而通信的費用也更低，故GPRS與PLC通信方式將成為一種最新的趨勢為更多的企業(yè)單位所接受。在本文中，GPRS DTU 選用了SIMCOM 公司的SIM300 模塊，此模塊具有標準AT 指令接口，可以提供GSM 語音、短消息、彩信及GPRS上網等業(yè)務。

2 基于GPRS網絡三菱FX 系列PLC遠程控制系統的結構

基于GPRS網絡三菱FX 系列PLC遠程控制系統的結構如圖1 所示。

由于工業(yè)生產數據信息的重要性，故數據的可靠性相當重要，因此在基于GPRS網絡三菱FX 系列PLC遠程控制系統結構圖中，我們選用了TCP 協議，正是因為TCP 是一種面向連接（連接導向）的、可靠的、基于字節(jié)流的運輸層（Transport layer）通信協議，比UDP（User Datagram Protocol）這種無連接協議更適合工業(yè)生產數據采集。遠程監(jiān)控端如PC 等可以公網IP 智能設備作為服務器，而連接工業(yè)生產現場的GPRS DTU 則作為客戶端，雙方通過GPRS網絡建立起TCP 鏈接，進而進行雙方數據的互換。

3 三菱FX 系列PLC通信模塊FX2N-232-BD 與SIM300-DP9的接線

在圖1中，PLC模塊與SIM300模塊的通信采用的異步串行通信接口總線標準，由于SIM300模塊上的采用的是DP9的RS232 接口，但三菱FX系列PLC沒有自帶的232接口，需在擴展口上增加FX2N-232-BD通信模塊，如果還需要使用MODBUS此類總線通信，則應該配置三菱的FX2N-232IF，否則將出現通信端口不足的情況。圖2是三菱FX系列PLC通信模塊FX2N-232-BD與SIM300-DP9的接線圖。

4 SIM300模塊進行GPRS連網的工作流程

在圖1中，三菱FX2N系列PLC在設備開始運行時應發(fā)送AT 指令給GPRS DTU(SIM300 模塊)，模塊才能獲得IP 地址，連接服務器和進行數據包的傳送。PLC控制SIM300工作的流程如圖3 所示。

在圖3中，SIM300模塊上電以后，會通過單片機對POWERKEY引腳輸出一個大于1500ms的低脈沖，用以對SIM300模塊進行初始化，而PLC的初始化由內部機制完成，不需要編程實現。

5 SIM300模塊TCP連接涉及的AT 指令

PLC欲向遠程智能設備發(fā)送數據，須通過GPRS DTU(SIM300 模塊)與遠程智能設備建立TCP 連接，而該遠程智能設備必須具備公網IP，如果遠程端處于在局域網內部，則要做IP 地址的映射。故PLC在與遠程設備交換數據前，須向SIM300 模塊發(fā)送一系列的AT指令，模塊接收到指令后做相應的操作，涉及的指令如下所示：

5.1 建立TCP連接（指令代碼為：AT+CIPSTART）；關閉TCP 連接（指令代碼為：AT+CIPCLOSE）

在建立TCP 連接之前，或者移動場景關閉后要建立連接，有一個初始化的過程，這個過程分為啟動任務、激活移動場景、獲取本地IP 地址三個步驟。這三個步驟可以由AT+CIPSTART一次完成，也可以通過AT+CSTT（啟動任務并設置 APN、USER ID、PASSWORD）、AT+CIICR（激活移動場景）、AT+CIFSR（獲取本地IP地址）分步完成。在這些步驟執(zhí)行完成后，AT+CIPSTART只進行連接操作。

其格式為：AT+CIPSTART=“TCP”,(“SERVERIPADDRESS”,“DOMAIN NAME”),“SERVER PORT”如果命令正確則返回“OK”，連接成功則繼續(xù)返回“CONNECT OK”，連接失敗則先返回狀態(tài)碼，再返回“CONNECT FAIL”；命令錯誤則發(fā)回“ERROR”。

若要關閉TCP連接，則PLC應當向SIM300發(fā)送AT+CIPCLOSE(ASCII 碼)，如果命令正確則返回“OK”，命令錯誤則發(fā)回“ERROR”。

5.2 設置本地端口（指令代碼：AT+CLPORT）

SIM300作為客戶端，其端口號應該設置與服務器端一致，可用該指令進行設置。

格式為：AT+CLPORT=(“TCP”,“UDP”),“PORT”

5.3 發(fā)送數據（指令代碼：AT+CIPSEND返回“>”后寫入需發(fā)送的數據，按CTRL+Z（16 進制為1A）開始發(fā)送）所有發(fā)送的數據均以ASCII碼的形式進行，每次傳送的數據小于等于1024BYTES，且可以通過AT+CIPSEND=<數據長度>來發(fā)送固定長度的數據串，通過AT+CIPATS=1,來設定自動發(fā)送數據的時間。

6 PLC與SIM300模塊的通信程序的編制

本系統的全部程序很長，而且不同的控制系統邏輯控制程序可能完全不同，對于控制工業(yè)生產的程序便不做描述，而PLC通信控制程序的編制需遵循FX2N 系列PLC的編程規(guī)則其通信的編程方法比較固定，圖4為本系統采用的通信程序框架。

7 上位機編寫遠程服務器監(jiān)控程序

遠程智能設備要求能與GPRS DTU 進行數據交換，可以根據實際情況用高級語言編寫程序做成可視化界面，點擊相應操作后實現系統功能要求，在本系統中，采用了Visual Basic 編程語言進行上位機軟件的開發(fā)，為了實現TCP/IP 協議的實現，選用了Windows Sockets 控件，它是一套開放的、支持多種協議的Window 下的網絡編程接口，通過它我們可以調用多種協議功能，最常使用的就是調用TCP/IP 協議，在利用Socket 進行網絡編程時，需要涉及到的內容有：協議、本地地址、本地端口、遠程地址和遠程端口號。

由于遠程智能設備端是作為服務器，本文只對通信連接做程序的描述，服務器端程序編寫過程如下：

（1）設置服務器端的winsock 控件的協議及設置偵聽端口，用于監(jiān)聽客戶端的連接請求

SockServer.Protocol=SckTCPProtocol'設置為tcp 協議

SockServer.LocalPort=PortNumber'設置偵聽端口

（2）調用服務器端的Winsock 控件的偵聽方法，使服務器進入偵聽狀態(tài)。

SockServer.Listen'開始進行偵聽

（3）服務器接收到客戶端發(fā)來的連接請求后，用Accept 方法接收請求，于是服務器便與客戶端正式連接起來。

SockServer.Accept requestID

（4）當服務器接收到數據時，會發(fā)生DataArrival 事件，參數BytesTotal 包含接收到的數據字節(jié)數，在該事件中，可用GetData 方法進行接收。

SockServer.GetData StrTemp

txtReceice.Text=StrTemp

結束語

利用GPRS網絡把工業(yè)生產實況與遠程服務器端連接在一起，幾乎不用花費硬件布線成本，造價低廉，隨著GPRS的在手機間的廣泛應用，其通信質量穩(wěn)定，技術日益成熟，將其應用在PLC的數據采集及傳輸上有著鮮明的優(yōu)勢，是未來PLC發(fā)展的一個新趨勢。

[1] 仲維俊.Visual Basic6.0 完全自學手冊.機械工程出版社，2007.3.

[2] 鄧紅軍,王清.GPRS網絡無線數據通信設備應用研究[J].科技創(chuàng)新導報,2010.21.17.

[3] SIMCOM Ltd,SIM300 HARDWARE SPECIFICATION.2005.12.27.

[4] 郭昌榮.FX 系列PLC的鏈接通信及VB 圖形監(jiān)控[M].北京：北京航空航天大學出版社，2008.

[5] 長林.Visual Basic 串口通信技術與典型實例[M].北京：清華大學出版社，2006.