西门子模块6ES7221-1EF22-0XA0参数选型

西门子模块6ES7221-1EF22-0XA0参数选型

传统的模拟量控制系统主要采用电动组合仪表，常用的有DDZ-Ⅱ型和DDZ-Ⅲ型仪表。其特点是结构简单、价格，但体积大、功耗大、安装复杂、通用性和灵活性较差、控制精度和稳定性较差。另外，其控制运算功能简单，不能实现复杂的过程控制。随着电子技术的发展，新型的过程控制计算机不断涌现，较为流行的有工业控制计算机（IPC）、可编程调节器（PSC）、集散控制系统（DCS）。

   1. PLC与PSC

  可编程调节器（PSC）是在DDZ-Ⅲ型仪表的基础上，采用微处理器技术发展起来的四代仪表。它的强大功能、灵活性、性、控制精度、数字通讯能力是传统的电动组合仪表无法比拟的。PSC与PLC都是智能化的工业装置，各有特色。PLC以开关量控制为主，模拟量控制为辅；而PSC则以闭环模拟量控制为主，开关量控制为辅，并能进行显示、报警和手动操作。因此，在模拟量控制系统中采用PSC适合于各种过程控制的要求。而PLC的性、灵活性、强大的开关量控制能力和通讯联网能力，在模拟量控制上也富有特色。特别在开关量、模拟量混合控制系统中显示出其特的优越性。

  2. PLC与DCS

    集散控制系统（DCS）是1975年问世的，它的是3C（computer、communications、control）技术的产物，它将顺序控制装置、数据采集装置、过程控制的模拟量仪表、过程监控装置地结合在一起，产生了满足各种不同要求的DCS。而今天的PLC加强了模拟量控制功能，多数配备了各种智能模块，具有了PID调节功能和构成网络、组成分级控制的功能，也实现了DCS所能完成的功能。到目前为止，PLC与DCS的发展越来越近。就发展趋势来看，控制系统将综合PLC和DCS各自的优势，并把两者地结合起来，形成一种新型的全分布式计算机控制系统。

   3. PLC与IPC

工业控制计算机（IPC）是由通用微机的推广应用而发展起来的，其硬件结构和总线的标准化程度高，品种兼容性强，软件资源丰富，特别是有实时操作系统的支持，在要求实时性强、系统模型复杂的领域占有优势。而PLC的标准化程度较差，产品不能兼容，故开发较为困难。但PLC的梯形图编程很受不熟悉计算机的电气技术人员欢迎，同时PLC专为工业现场环境设计的，性非常高，被认为是不会损坏的设备，而IPC在性上还不够理想。

引言 
现代水泥工业，以其特有的原料、产品和生产方式，使其与计量控制特别是粉状物料的计量控制有着密不可分的联系。近年来随着计算机控制技术和测量技术的发展，现代科学技术的相互渗透，水泥工业中粉体物料的计量控制技术也得到了很大的发展。目前现代工艺流程设计的水泥厂中，一个的粉体物料控制系统已涵盖了现代电子称重计量、现代控制系统工程理论等多学科理论和交叉知识。
在现代新型干法水泥生产中，回转窑窑尾生料粉输送计量控制、窑头和分解炉的煤粉输送计量控制等一些粉体物料的计量控制，对水泥工业产品的产量、质量起着至关重要的作用。因此如何保证粉状物体在计量控制过程中的稳定性、快速的响应能力和长短期精度，是目前每个水泥企业所面对和解决的问题。
１、粉体特性、工艺流程与计量控制
由于通过研磨后的粉体物料与它在块状或散粒状态下的物理特性有着很大的不同，因此了解粉体物料状态下的基本物理特性以及了解现代水泥工艺过程对粉体物料仓储、输送的形式和特点，是粉体物料计量控制的一个重要的基础。
经过研磨的粉状物料在物料的流动性和自然堆积角这两个方面，明显的与块状或散粒状物料不同。在水泥生产中使用的大多数粉状物料的流动性受到水分和气压的影响为强烈。通常物料水分增加使得粉体物料的流动性变差，表现在物料趋于粘聚并有较大的附着性，水分越大其附着性越强，流动性越差；而干燥或伴有气流的粉状物料的流动性强，表现为物料趋于自溢（自流性），含气量越大，其流动性越强。
水泥工业中粉体物料的过程仓储作为整个工艺流程的一个过渡环节，对粉体物料的计量控制往往直接串级在这个过渡环节之后。因此不仅从计量控制上而且从工艺流程的要求上，都要求保证过程仓内粉体物料的能够顺利卸料。过程仓内粉体物料的流动性指标是物料能否流经过渡仓顺利卸料的一个重要参数。通常经过干燥的煤粉或粉煤灰基本不具有附着性，一个设计合理的过程卸料仓，间或辅以少量的仓侧充气进行“破拱”，一般仓内料拱无法形成，物料在仓内的流动通常表现为整体流（仓内物料整体流动），这类物料的卸料可以由物料的重力通过仓底自然卸料。然而经过研磨后的生料粉体，在常态下带由一定的附着性，加之生料仓储库容较大，表现为过程仓储时间较长，也就是实压时间常数较大，一般来说其流动性能较差，对于这类流动性较差的粉体物料的卸料，在实际中经常采用库侧充气破拱和库底充气助卸结合的方式，来保证仓内物料的顺利卸料。
由于粉体物料卸料方式的不同，造成了实际粉体物料在出仓时的流动性的差异，也就是计量控制设备在受料时物料的流动性差异。对于需要充气助卸然的粉体物料，充气量的大小和气流的速度对粉体物料的流动性影响都是非常之大的。在一些气源变化频繁的场合，有些传统的粉体计量控制设备通常会产生波动，严重时会出现振荡以至于无法工作。
因此从系统的角度去对待粉体物料的计量控制是现代粉体计量控制的一个很重要的特点。
２、粉状物料计量控制的发展和应用
传统的带有时滞特性的采用调速螺旋绞（或调速分格轮或电动调节阀）加上固体流量计组成的简单单回路调节的粉体计量控制系统在我国的水泥工业中有许多。其主要的计量控制方法是根据流量计（冲板、滑槽或冲板加滑槽方式）出粉体物料的瞬时（或平均）流量，同时将测量出流量值与设定值比较，其偏差通过PID或其变种算法来调节螺旋绞的转速，使物料的流量与设定值保持一致。
从控制的角度上看，通常此类调节装置的稳料性能一般较差，往往导致调节时的非线性；对于流态化较强的粉体物料甚至可能出现调节失控现象。另外对于这样一种具有时间滞后的追踪控制系统由于调节装置与计量装置的分离，造成流量计测量出的偏差在调节时物理上的时滞，并且如果物料流动性由于外部因素的干扰而产生变化时，其滞后时间往往亦将发生变化（尤其对电动流量阀与流量计组成的系统），使得系统在调节时除了考虑调节装置非线性，还将考虑它的时变性。诚然这一切可以通过经常性的人为改变其工况和过程调节参数得以修正，但明显的作为现代工业计量控制系统它有着明显的缺陷。
由于以上出现的调节装置的非线性和计量与控制的分离而产生时滞这两个问题，为了解决粉体物料的计量控制，人们开始从两个方面开始着手研究，其一是改进调节装置使其能在各种工况下保证粉体物料在调节方面的线性化或准线性化。其二是将计量装置与调节控制装置合二为一或保在输出“点”的合二为一。
目前具有代表性的两大改进之一是采用密封式分隔转子的粉体物料线性调节装置。其基本原理是利用密封的水平分隔转子抑制粉状物体的自流动，粉体物料的运动由这个密封的分隔转子的转速来决定，通过调整分隔转子的转速来决定喂料量的大小。由此可以看出在保物料容重（比重）一定时，喂料量与这个转子的转速成线性关系。尽管在此类喂料机的形式和结构上一些生产厂家稍有差别，但究其根本还是力图使粉体物料在调节环节线性化；改进之二是采用预给料的粗调环节，串级一个定量计量的精调环节，将计量与控制在输出时合二为一的双闭环调节系统。由于采用的预给料仅作为定性的粗调环节，因此对预给料机的要求就比较宽松，它可以是调速螺旋绞亦可以是电动流量阀，当粉体计量控制系统的精度指标和快速响应等指标要求加严格时它还可以采用前述的线性化转子喂料机。
由于针对粉体物料计量控制的这两个改进在实际应用获得了成功，因此目前亦由此针对水泥工业不同的场合而演变出众多组合的粉状物料计量控制系统。
３、测量技术的发展与粉体物料的计量控制
计量控制的一个重要任务就是在单位时间内对物料质量进行测量。一个实用而准确的测量模型不仅是粉体物料计量控制的基础，也是所有与测量有关的设备和系统的基础。然而众所周知，质量是一个特征量，它无法直接测量，以往对质量的测量往往是通过物体在重力场下的重力测量而间接求得的。
目前我们所使用的绝大部分的计量设备（衡器）的测量模型多建立于杠杆原理或弹性原理。然而无论是由杠杆还是由弹性原理建立的模型，其平衡方程都是建立在静力平衡的基础之上。在实际工业生产中，我们遇到的大多数的过程计量都在物料运动过程中实现的，对此通常我们只能通过其他手段来降低运动过程对静力平衡的影响或者用定性方法给予一定的补偿。采用这种以静代动的测量方法虽然可以解决大多工业过程计量问题，但从根本上说它无法解决动摩擦、本机谐振及其它振动问题对于测量的影响，因此严格意义上说就是没有从根本上解决动态测量的问题。
近年来国外的一些学者为从根本上解决动态测量这一问题，开展了大量的研究工作。其基本思想就是解决用工程动力学来代替工程静力学建立测量模型。因为动是的，静只是动的一个特例。根据牛顿二定律F=ma如果能够测得力F和加速度a，即可求得物体的质量m的大小，这是一个不受被测物体是静态还是动态而且是一个不受重力场g大小影响的质量测量方法，这种测量方法被称为动态质量测量方法。尽管动态质量测量目前尚处于研究阶段，但其测量理论已然确立，随着研究的深入和发展，未来的动态测量衡器必将会给称重测量带来一场。
４、控制理论的发展与粉体物料的计量控制
PID回路控制着大部分工业装置的自动化过程，水泥工业也是如此。PID（比例-积分-微分）控制作为早的实用化的控制方法已有50年的历史，由于其控制方法简单易懂，使用中不需的系统模型而成为工业控制中应用为广泛的一种控制方法。但是并不是所有的工业过程都可以用PID回路来控制。对于多变量、非线性、大滞后、强耦合、时变等复杂过程都需要或者说适合采用其它为的控制技术。大多数粉体计量控制都在不同程度上表现出非线性、滞后、时变等特性，对一些特定的系统如前述的粗精串级双回路调节系统，还会出现粗精回路之间的耦合特性。因此对于粉体物料的计量控制仅采用常规的PID回路控制已不能满足现代水泥工业的要求。除了对传统的计量控制设备进行改进外，研究和应用的控制技术也是粉体物料计量控制的一项迫切的任务。自适应控制、鲁棒控制、预测控制、智能控制等都是为解决以上复杂或特定过程而发展起来的一些控制方法。
自适应控制可以看作是一个能够根据过程特性的变化自动调整自身特性或参数的反馈控制系统。自适应控制的形式较多，常见有基于参数的自适应控制与基于模型的自适应。所谓基于参数的自适应就是系统根据不同的过程特性调整适合自己当前工作状态的PID参数。而基于模型的自适应控制提供了为的控制算法。其控制决策建立在对过程的经验模型上，把输入输出的关系量化为一个微分方程。在连续控制过程的同时，它可以根据新的输入输出的数据优化和提炼模型。一个较好的经验模型能够产生满意的控制效果。需要注意的是过程模型的建立需要有相当的实践经验，一个与实际过程相差较大时会导致系统振荡严重时会失控。
鲁棒控制是一个着重控制算法性研究的设计方法。鲁棒控制适用于以稳定性和性为要目标的系统，一般要求对动态过程已知且不确定因素的变化范围可以预估。
预测控制是一种根据预测的过程模型的控制算法，它根据过程的历史信息判断将来的输入和输出。它注重的是模型函数对于如状态方程、传递函数、阶跃响应等都可作为预测模型。预测控制是一种优控制算法。它根据性能函数计算将来的控制动作。预测控制是一种反馈控制的算法。预测控制可以补偿控制误差和在线校正系统模型参数。
智能控制是现代控制技术的一个主要研究方向。目前在过程控制领域中为常见的当属模糊控制和神经网络控制。
模糊控制是基于模糊数学理论的一种控制方法。它能够对一些无法建立数学模型的复杂过程进行有效的控制。模糊控制主要包括模糊化处理、模糊推理和控制三个环节。通常过程控制的模糊化处理就是把误差及其变化率等输入变量映射到一个响应论域，把这些连续的量离散化为适当的模糊集合语言。模糊推理就是根据一定的规则推理出模糊量。控制就是将模糊推理出的模糊量转化为量输出控制，其转化方法有很多，如大隶属度法、法、面积平均法等。模糊控制还可和其它控制方法结合组成复合控制，如模糊自适应控制、模糊控制、神经模糊控制等。
神经网络控制是模拟人脑控制的一种方法。神经网络模型是以神经元的数学模型为基础的控制模型。人工神经网络由于其特有的高度并行分布处理能力、非线性映射能力、自适应和自学习能力等特点，目前在工业过程控制中被认为是对有关多边量、非线性、滞后和时变等复杂系统的有效控制方法。
５、结束语
随着水泥工业的不断发展，人们对生产中粉体物料的计量控制的要求越来越高。如何系统地解决粉体物料的计量和控制问题，以满足现代水泥生产的要求显得尤为迫切。

PLC抗干扰软件措施： 
一、延时确认 
对于开关量输入，可采用软件延时20ms，对同一信号作两次或两次以上读入，结果一致才确认输入有效。 
二、封锁干扰 
某些干扰是可以预知的，如可编程序控制器的输出命令使执行机构（如大功率电动机、电磁铁）动作，常常会伴随产生火花。电弧等干扰信号，它们产生地干扰信号可能使可编程序控制器接收错误的信息。在容易产生这些干扰的时间内，可用软件可编程序控制器的某些输入信号，在干扰易发期过去后，再取消封锁。 
三、软件滤波 
对于模拟信号可以采取软件滤波措施，目前的大型PLC编程大都支持SFC、结构化文本编程方式，这可以很方便的编制比较复杂的程序，完成相应的功能。 
四、故障的检测与诊断 
可编程序控制器的性很高，本身有完善的自诊断功能，可编程序控制器如出现故障，借助自诊断程序可以方便的找到故障的部位与部件，换后就可以恢复正常工作。 
大量的工程实践表明，可编程序控制器外部的输入、输出元件，如限位开关、电磁阀、接触器等的故障率远远可编程序控制器本身的故障率，而这些元件出现故障后，可编程序控制器一般不能觉察出来，不会自动停机，可能使故障扩大，直至强电保护装置动作后停机，有时甚至会造成设备和人身事故。停机后，查找故障也要花费很多时间。为了及时发现故障，在没有酿成事故之前使可编程序控制器自动停机和报警，也为了方便查找故障，提高维修效率，可以使用梯形图程序实现故障的自诊断和自处理。 
现代的可编程序控制器拥有大量的软件资源，如FX2N 系列可编程序控制器有几千点辅助继电器、几百点定时器和计数器，有相当大的裕量。可以这些资源利用起来，用于故障检测。 
1、时检测 
机械设备在各自工步的动作所需的时间一般是不变的，即使变化也不会太大，因此可以以这些时间为参考，在可编程序控制器发出输出信号，相应的外部执行机构开始动作时启动一个定时器定时，定时器的设定值比正常情况下该动作的持续时间长20%左右。例如设某执行机构（如电动机）在正常情况下运行10s后，它驱动的部件使限位开关动作，发出动作结束信号。若该执行的动作时间过12s（即对应定时器的设定时间），可编程序控制器还没有接收到动作结束信号，定时器延时接通的常开触点发出故障信号，该信号停止正常的循环程序，起动报警和故障显示程序，使操作人员和维修人员能顺速判别故障的种类，及时采取排除故障的措施。 
2、逻辑错误检测 
在系统正常运行时，可编程序控制器的输入、输出信号和内部的信号（如辅助继电器的状态）相互之间存在着确定的关系，如出现异常的逻辑信号，则说明出现了故障。因此，可以编制一些常见故障的异常逻辑关系，一旦异常逻辑关系为ON状态，就应该按故障处理。例如某机械运动过程中先后有两个限位开关动作，这两个信号不会同时为ON状态，若它们同时为ON，说明至少有一个限位开关被卡死，应停机进行处理。在梯形图中，用这两个限位开关对应的输入继电器的常开触点串联，来驱动一个表示限位开关故障的辅助继电器。

GSM是目前成熟的数字移动通信标准，它具有模拟移动电话系统无可比拟的保密性和抗干扰性、音匝清晰通话稳定，并具备容量大、频率资源利用、接口开放、功能强大等优点。我国目前已建成了覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网，是我国公众陆地移动通信网的主要方式。它提供多种业务．主要有话音业务、短消息业务，数据业务等，选择哪一种业务传进终端采集的数据对整个系统的性能有很大的关系。

    1、远程通信方案

    GSM／GPRS无线数传监视和控制系统为一个点到多点的远程无线双向数据通信和控制系统。系统由数据采集终端和监控两部分组成，其数据监控指挥由计算机网络，数据库和GSM／GPRS通信接口组成，主要负责各种信息和数据的收发和整理工作：一方面，接收各个监控点上传的信息和数据，并把它们放人相应的数据库和分发给相应的监控计算机，以实现对各个监控点的监控和管理；另一方面，监控响应监控计算机发出的对各个监控点的控制信息，并且把这些信息下发到相应的监控点上，从而达到对监控点设备进行控制的目的。

    2、嵌入式系统选择

    系统的任务就是希望实现嵌人式系统完成数据采集和利用无线移动网进行远程的功能。概括而言，此嵌人式系统的目标是：

    • 对多路模拟信号进行实时检测井进行数据处理，将结果保存到的缓冲区内等待进一步址理。为了提高系统的扩展性和通用性，设计对l6路信号进行检测．其中8路信号转换精度为1O位，另外8路信号转换精度为16位。

    • 提供标准的gS252串口来进行GSM／GPS模块的配置，包括所用串口的速率，通讯格式及信号质量检测等初始设置，实现数传功能。

    • 协议的确定及实现。

    系统框图的确定

    按照上述系统方案得到的系统框架如图1、图2所示。

图1 数据采集终端系统框

图2 GSM／GPRS监控系统框

    3、系统硬件设计

    3.1 数据采集模块硬件设计

    数据采集模块为主要的目的就是将传感器所采集到的模拟信号转换成单片机可以处理的数字信号，然后将数据处理等待发送。系统拟定对16路信号进行采集，其中，8路信号精度要求为10位AD采集、8路信号精度要求为16位AD采集。

    为了满足两类数据采集精度的要求和控制系统成本，选用两种类型的模／数(A／D)转换芯片。考虑到性价比和整体设计的性，10位AD转换选用内部自带10位ADC的单片机，因而选择AVR的单片机Atmeag128L，16位AD转换选用MAXIM 公司的MAX1 132。

    3.2 无线通信模块硬件设计

    (1) GSM／GPRS引擎模块

    GSM 引擎模块提供的命令接口符合GSM07．05和GSM07．07规范。GSM07．07中定义的AT Command接口提供了一种移动台(Ms)与数据终端设备(DTE)之间的通用接口，GSM07．05对短消息作了详细的规定。在短消息模块收到网络发来的短消息时，能够通过串口发送指示消息，数据终端设备可以向短消息模块传送各种命令。

    MC35i是西门子公司的款GPRS模块，它的接收速率可以达到86．20kbps，发送速率可以达到21．5kbps，当然大的数据吞吐量还依赖于GPRS网络支持。MC35i也支持GSM900和GSM 1800双频网络。它为远程测量和监控提供了一个理想的解决方案，因此采用此模块。

    (2) 数据通信电路

    数据通信电路主要完成与PC机通信、短消息收发、软件流控制等功能。串行接口是控制单元和MC35i模块进行连接的通道，也是利用AT指令控制MC35i及进行通信的关键。从系统的总体方案分析，按终端和监控具有不同的控制单元，需要考虑两种用户通信环境及相应的硬件电路设计与选择。

    • 在监控， 以计算机为控制单元，由于计算机内部的RS一232接口多数采用士12V供电的接口芯片，而MAX232的RS一232接口都是采用单电源(+3．3V或+5V)供电，由内部的电荷泵电路(倍压和倍压反相两种方式)产生接口所需的电源，这样就简化了电源设计。因此，在监控端，接收数据电路选择MAX232作为接口电路芯片。

    • 在数据采集终端中，以单片机为控制单元，单片机使用TTL电平，SP3238是+3.0V +5．5V的RS232转换器。它可以完成TTL电平与RS232电平之间的转换及串口通信功能；具有低功耗、高数据速率、增强型ESD保护等特性。

    从通用性考虑，终端的设计同时满足监控和采集终端的需要。因此，数据通信电路以TI公司的MAX232及sP3238芯片为，实现电平转换及串口通信功能。

    4、软件设计

    4.1 MC35i模块AT指令及其应用

    在由ESTI(欧洲电信标准协会)制订的SMS／GPRS规范中，与短消息收发有关的规范主要包括GSM 03．38、GSM03．40和GSM 07．05。者着重描述SMS的技术实现(含编码方式)，后者则规定了SMS的DTE-DCE接口标准(AT命令集)。

    MC35i模块是采用AT指令集进行控制的，采用AT指令可以实现模块参数的设置，实现数据的发送与接收。在GSM07．05和GSM07．07标准中对一些标准的AT指令作了详细的规定。

    有三种方式来发送和接收SMS信息Block Mode，TextMode和PDU Mode。PDU Mode 被所有手机支持，可以使用任何字符集，这也是手机默认的编码方式。下面介绍的内容是在PDU Mode下发送和接收短消息的实现方法。

    4.2 系统通讯协议

    MC35i模块有固定的传输参数：8位数据位和1位停止位，无校验位。在监控和远程数据终端之间进行数据通信采取的主要方式为短消息，因此短消息中每个数据信息代表的具体意义及短消息中数据的排列规则都需要通信的双方达成一致，因此通信双方具有数据协议。这种按照自定义的串口通信协议，简称为sP CP(Serial Port Communication Protoco1)。

    SPCP协议设计思想基于帧传输方式，即向串口发送数据时是一帧一帧地发送。为保证的传输，在传输开始前，通过协议建立连接，在每一帧的传输中，采用发送／应答／重连／失败方式进行。

    4.3 系统模块程序设计

    终端的通信模块设计是整个终端软件设计工作量大的部分，从初始化串行通讯模块设计到与带SIM 卡的GSM／GPRS终端电路板的通信流程设计，需要兼顾软件的各个功能模块，包括参数设置、自动接收数据、请求数据以及信号判断等。

    (1) 通信命令处理

    通信数据处理主要是针对需要发送的数据和接收到的信息进行相关处理。通过MC35i模块的AT指令实现数据的收发，主要涉及到AT指令的分析和控制命令。

    通常通信标准中给出的AT指令都是以ASCII字符提供的，事实上，采用单片机汇编语言编程，需要提供相关的十六进制代码。下面将部分测试中接收和发送的指令用十六进制数表示在括号中。如无特殊说明，AT指令都以ODH为发送结尾命令。

    • AT指令测试命令

    发送：AT(41 54 0D)
    返回：AT OK(41 54 0D 0D 0A 4F 4B 0D 0A)

    • 读取短消息命令

    a 若读取一条空的消息

    发送：AT+CMGR=2
    返回：AT+CMGR：2 +CMGR：0，，0 OK
    说明：AT+CMGR=**，**为整数类型，动感地带SIM卡只能存储25条消息，所以**的范围是(1-25)，普通神州行SIM卡可以存储50条消息，所以 的范围是(1-50)。若过了范围，则返回ERROR。返回“AT+CM GR=2+CMGR：0，，0 OK”说明2条消息为空。

    b 若读取一条有内容的消息

    发送：AT+CMGR=1
    返回：AT+CMGR=1+CMGR：“REC UNREAD”， “+86”， “04／09／23，23：20：07+32”abc OK

    • 删除短消息

    发送AT+CMGD=1(41 54 2B 43 4D 47 44 3D 31 0D)
    返回：AT+CMGD=1 OK (41 54 2B 43 4D 47 44 3D 31 0D 0D 0A 4F 4B 0D 0A、

    • 发送短消息命令

    发送AT+CMGS=I381 1314845(41 54 2B 43 4D 47 53 3D 31 33 38 31 31 33 31 34 38 34 35 0D) 其中，“”为手机号
    返回：> (0D 0A 3E 20)
    发送：testing (74 65 73 74 69 6E 67 1A 0D)
    返回：+CMGS：89 OK

    (2) 串口初始化及功能说明

    在系统开始运行前，检验CPU与GSM／GPRS模块的连接是否正确，这包括AT指令测试，信号检查并设置新消息来提示功能。其次，为了使新的数据信息能够及时收到，在系统开始运行前，要对SIM 卡中的短消息进行处理。

    后将SIM 卡中的数据读取一遍，若有消息，则读出并通知主程序处理，若处理完毕则删除。初始化完成后，确保SIM卡中消息都被读出， 并将所有消息删除。然后状态位SMS—AT_NO—STATUS=08H，说明SMS初始化完毕，可正常读写。

    (3) 接收数据方式

    通信数据的接收采用的是串口中断的接收方式。采用这种方式是因为无论系统工作在何种情况下，都能接收上位机发来的包含控制指令的短信，并予以响应。这样既从软件设计上保证了通讯过程的通畅，又节约了处理通讯数据的时间，可以把数据流以单个字节的形式接收，在通讯处理程序中集中加以分析，从而使通信程序符合模块化的设计要求。

    (4) 数据收发程序设计

    自动接收数据，就是在没有人工干预的情况下，CPU一直循环检测串口数据区的状态，如果有数据到达，则根据不同的数据信息采取不同的操作。若数据是新消息，则把新消息代码直接存入相应的数据区；若是正常消息内容，则在读取完成后置标志，供主模块分析并应答，若数据出正常范围，则放弃处理此组数据。

    近年来，流行的GPRS网络是在现有GSM 网络中增加GGSN和***N来实现的，使得用户能够在端到端分组方式下发送和接收数据。本系统稍加改动可以实现GPRS下的。此时需要在嵌入式系统中增加实现PPP和TCP／IP协议的模块。同时采用适用于GPRS的AT指令。GPRS数据终端将数据打成IP包，经GPRS空中接口接入无线GPRS网络，由移动服务商转接到Internet，终通过各种网关和路由到达统一的监控。同时监控的计算机需要有固定的IP，主要应用Winsock控件来实现接收数据，并通过UDP或者TCP协议进行数据交换。GPRS终端向监控发送数据是间断性发送， 可以根据需要调整发送数据的频率，这在一定程度上也降低了无线信息传输费用。

    5、结论

    本文在分析和总结现有的远程监控系统的基础上，结合当前无线通讯及嵌入式系统的新技术，研制了基于GSM/GPRS的无线远程测控终端。

    通过本课题的研究，确定基于GSM/GPRS的远程测控终端可以满足设计要求，同时从工业生产现场的角度综合考虑了性设计和使用成本等问题。终端具备良好的通用性、高灵敏度及高性价比，在数据采集和远程传输等领域有较强的可移植性，对于矿山，工业环境下的数据通讯也有一定的借鉴意义。