三亚西门子中国授权代理商变频器供应商

三亚西门子中国授权代理商变频器供应商

染料或涂料在织物上通过丝网印刷的方法形成图案的过程称为织物丝印。随着丝印技术的迅猛发展，发泡印花、荧光印花、夜光印花、珠光印花、转化效应印花、电化铝转移印花、静电植绒转移印花等织物特种印花技术也得到相应发展，这使织物的应用范围为宽广。色彩绚丽的各种织物具有实用性，同时也具有一定的艺术观赏性。

然而要得到一件符合设计要求的，理想的织物丝印品，除了印料的合理选用和调配外，印刷时还要注意织物的定位及套准。织物因其质地柔软，丝印时的定位及套印精度也有很大影响。现就织物丝印的定位及套准作一介绍（适合手工丝印）。

一、丝印定位法

丝印方式有两种：一种是网版固定，承印物移动。另一种是网版移动（跑版），承印物固定。其有多种办法；

1．靠山法

对于有一定厚度、边缘整齐的承印物可以把它的纵横两条边紧靠操作台上固定的靠山”进行定位。

2．套孔法

对于有孔的承印物，可认定2-3个孔作为定位孔，套在操作台上固定的钉上（钉的高度比承印物厚度低）进行定位。

3．光照法

操作台面为玻璃等透光性好的材料制成，下面装有灯光。对于具有一定透光性的承印物，依靠光照使承印物上的基线和操作台上的基线相重合进行定位、套印。

4．吸气法

对于细小或较薄的承印物，操作台上的吸上的吸气小孔吸住而定位。

5．粘结法

操作台上涂有粘结剂，可粘住承印物，以此方法进行定位。

6．台板法

通过网版移动（跑版）进行丝印，承印物事先固定在长长的操作台板上，网版上的规矩孔相吻合（可插入）

二、织物丝印的定位

1，对于有一定厚度和硬度的小面积织物，如服装商标、帽沿、鞋帮儿、拎包片等可采用靠山定位法。如果承印物太软，在不影响丝印效果和丝印品的使用效果下可对承印物进行上浆，使之“挺刮”以利定位。

2，对于服装片料、床单、毛巾、枕套被套、窗帘、台布等大面积织物印花，承印物又较柔软，采用台板法定位（跑版）丝印为宜。

三、台板法定位

1．台板的构造

台板架设在木制、铁制或水泥砖砌台脚上，高度约0.7米。台面上铺有人造革，平整绷紧，无接缝。人造革下面垫以棉绒毯，使之具有一定弹性。台面上侧边上预留规矩孔。的操作台板两侧装有水槽，台板端设有排水管，以利丝印结束时用水洗刷台板。

台板的长度视承印物的面积、数量、印料干燥的速度、套印次数、生产条件等方面而定。长的台板在百米以上。台板长有利于套印以大规模生产的进行。如果受厂房长度的限制，可多设几条短的台板来解决。

为了提高台板的利用率，特别是进行套印，常在台面下安装间接蒸汽管或电热管热，使台面温度能保持在45℃左右，这就是常说的热台板丝印。通常采用不加热的冷台板就可以了。特种印花在热台板上丝印要注意终的丝印效果。

2．网框的构造

织物丝印的网框以木制或铁制的为多。由于铝合金型材管网框具有质轻、牢固、不易锈蚀等优点，已被广泛采用。

织物丝印网框和其它丝印网框是一样的。只是在框的一侧上端距横边框约2厘米的位置有两个螺纹孔（孔距5厘米）能旋上6厘米（或8厘米）的螺丝（螺丝长度以能插到台板上规矩孔为宜）。网框同侧下端也相应的有两螺纹孔。旋上四根螺丝即可作为网框的规矩，制网版时可旋下，丝印时再旋上，十分方便。

3.织物在台板上的固定

一种方法是将单块织物（面积不太大）的四周用胶粘带粘牢在台板上。常用的另一种办法是在台板上刷一层水溶性（淀粉类）浆料，将织物摊平在操作台面上，使之粘牢。

四、套印的精度

织物摊平、粘牢在台板上，丝印色后待印料不粘搭（略于），即可套二色、三色，直至完成套印（包括叠印）要求，取下承印物作后处理（烘干、固色、压烫等）。换上新的承印物。其套准精度靠整个套版的绷网张力,网框规矩、同一位置的网版图案套准一致性来提高。

1．网框的规矩

网框一侧的四根规矩是丝印时的定位装置，因此套印时仍靠规矩定位。整个套印用网框的规矩要统一，误差要小。规矩与台板上的规矩孔不能太松或太紧，太松了影响套印精度，太紧了不利丝印操作。

2．网版的制作

织物套印要依据设计原稿，网版制作时先要将分色底片重叠，检查其套准精度是否符合设计要求。达到要求后在各底片上确定横、竖两条基准线。制作网版时底片上的基准线，使各底片分别与各网版的基准线相重合，这样图案便能制在各网框的统一部位上，以利丝印时套准，这也是织物丝印套准的关键。

织物丝印图案的原稿大多绘在描图纸上，直接作为底片，所以画稿时就可确定套准基准线。

3．套印顺序

织物丝印既有实用性，也有艺术性，套印顺序对很好的表现丝印效果，满足设计要求有十分重要的意义。

根据丝印品颜色的深浅、色调的明暗、图案的大小、套印的难易程度，普通印花特种印花（出现在同一丝印品）、套印与叠印等选定合理的印刷顺序。印刷顺序以终的丝印品质量为考虑依据。

通常，普通印花（染料或涂料的丝印）和特种印花（发泡、夜光、珠光等丝印）设计在同一丝印品时，应先印普通印花再印特种印花。

如果套印多种颜色，特别是提出叠印要求时，应先印深色，后印浅色。如果套印与叠印同时存在（指不同颜色），可先套印后叠印。如果各图案尺寸相差很大，可先印小的后印大的。

印刷顺序不能单从一个方面考虑，应从各方面综合考虑，以便得到理想的织物丝印品

一. 概述

经过多年发展，目前我国的钢铁工业从产量上已跃居世界位，但在品种、质量、吨钢能耗等方面和国家仍有较大差距，每年仍有一定比例的特殊钢材需要进口，因此我国钢铁工业的结构调整势在必行，和钢铁配套的冶金自动化设备也面临新的发展机遇。

二. 我国钢铁工业自动化发展现状

目前我国钢铁工业自动化发展水平呈现不平衡特点，和落后并存，且有较大差距。

70年代以来我国陆续建成和改造的一些大型企业例如武钢、宝钢、天津大无缝等都成套引进了国外的设备和技术，具有较的工艺流程和的检测控制设备，代表了我国钢铁工业自动化的水平，重要的是这些大型工厂的自动化技术力量强，消化吸收能力强，随着自动化技术的发展，他们的自动化设备和技术不断进行新完善，像武钢的1700轧机在90年代初又进行了新改造，三炼钢引进国外技术，自动化水平达到新高度，另外一些大中型钢铁企业90年代相继从国外成套引进和薄板坯、连铸、大板坯连铸、热带轧机等都具有水平。例如珠钢的薄板连铸、酒钢、安钢的大板坯连铸等自动化系统良好经济效益，都达到稳定运行。但就国内钢铁工业的总体自动化水平而言和国家相比是比较落后的，我国骨干钢铁企业大都始建于50、60年代，工艺水平相对比较落后，自动化设备主要由检测仪表构成，大部分操作是手动操作。80年代初有些大企业开始对传统的冶金设备进行自动化改造，像钢从80年代初对钢的烧结、高炉、炼钢、线材等主要工艺生产设备进行了新改造，自动化系统采用了国内的仪表，关键检测设备采用国外仪表，使钢主要生产厂矿的自动化水平，进入国内的行列，武钢、鞍钢等大中型企业也先后对本企业的工艺设备进行了大规模的自动化改造。从目前看，我国大中钢铁企业的自动化水平已接近水平，但部分小企业或中型企业的部分工艺设备的自动化水平，仍然是仪表控制的较低水平。

自动化水平较高企业，大部分工艺设备都实现了基础设备自动化和过程控制自动化，基础设备自动化大都采用了国外的PLC设备或DCS设备，过程自动化采用了普通工业微机或的工用站，对设备进行的监控，代替了原有的仪表盘，使主控室改变了设置大量仪表盘的局面。 一些大型企业除车间级的控制以外还设置了工厂管理级计算机，并把工厂级计算机联成网络，对整个企业从原料入厂，到成品出厂进行的计算机管理，实现了管控一体化。

大型企业检测仪表方面大都采用的变送器或智能变送器，水流量测量广泛采用了电磁流量计。

高炉煤气、转炉煤气的成分分析，近年来由于样气处理装置的不断改进，这类分析仪表已在一些企业成功运用，煤气热值的分析仪表也逐步改变了过去维护量大运行不稳定的情况，成为一些企业控制热值稳定的必要的仪表。

热风炉拱温度测量一直是冶金企业的难点，用热电偶测量，寿命短，维护量大，用幅射仪表测量误差较大，近一些企业采用特殊结构安装的热电偶，了较好效果。

炉料面象仪，是观察高炉冶炼工况的重要仪表，对指导高炉操作有重要意义，但因价格昂贵，目前只在一些大型企业如宝钢等高炉上应用。

结晶器的液位测量及控制，是改善铸坯质量，减轻工人劳动强度的重要成套装置，近年来这套装置有的采用控制中间包塞棒的方法控制结晶器液位，比控制滑动水口方式简便的多，且控制效果比较理想，国内有些科技公司推出了采用数字式液压缸作为驱动塞棒的执行器在一些企业较好效果，数字式液压缸接收其控制装置的数字信号后，在数字缸内转换为液压推力，使活塞杆作往复运动，精度可达到0.01mm。数字缸外部不需任何液压系统供油，数字缸内部自带小型液压装置，上百公斤推力的数字液压缸体积红约为φ100×300mm。此执行器还可运用于调节阀执行器，很有市场前景。

对于大多数中小冶金企业的自动化水平，相对都比较落后，仍有一批企业使用DDZ-Ⅲ型仪表，现场检测仪表，执行机构比较落后大量操作需要手动完成。

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。

前 言

我厂原1#铸机电气设备控制系统系传统的继电器——接触器控制方式。人机对话为指示灯+按钮+讯响器。系统的工作状态，故障处理与设备监控，维护与操作人员，只能凭经验和被动的去查找故障点。这对我厂的生产快节奏和及时处理设备故障是不适应的。在1#机电气改造大修期间，同时建立一套设备状态监控系统，可使人员维护人员加直观掌握设备运行状态，及时处理故障，避免各类设备事故。降低故障率，使铸机PLC系统趋完善。

一、系统构成

自动化部分 采用法国施耐得公司新的QUANTUM系列140-——型产品。
由1#铸机系统图可知该系统共分为4个PLC主站,3个PLC从站。对PLC站建立MODBUS PLUS网，使PLC之间互相连网PLC与工控机联网。具有通讯功能。其中CPU 11303功能较强 时钟频率为20MHZ RAM为 512K字节

带有二个通讯接口，MODBUS为与编程器的通讯接口

MODBUS PLUS为联网通讯口，省去了专门通讯模块这是QUANTUM系列PLC的一大特色。
工控机代替编程器,无论在哪一个PLC站均可通过工控机对系统来编程,实施控制监测。同时，还有2台工控机。1台放在电气值班室进行监控，1台放在车间技术组，代替技术人员去现场了解现场设备运行状况。大大提高了人员的工作效率，不用去现场即可搜集手资料，已成为现实。在网络中各站PLC地址的确定是通过拨动CPL主机面板上的小按钮来实现的。工控机与MB+网络之间的连接通过SA85网卡来实现。3台工控机的PCI槽中均装有SA85网卡，在安装网卡及驱动程序时，要注意其中断向量的分配地址，不要与其他硬件设备中断向量的分配地址发生冲突。

二、系统功能及特点

MB+网络的建成为设备监控系统建立了硬件基础，监控画面的制作有功能强大的软件来实现，画面制作是采用美国In tllution公司的Fix.6.0来制作的，In tllution 的Fix软件中包含了大量强大的图形化工具，允许用户能够快速直观地建立画面过程的实时窗口，用户可以籍此窗口方便获得实时过程信息，无论是在控制室还是在办公室，都可以进行操作，好的管理检修、维护好设备。

2.1.监控界面的使用

监控界面是人机对话的主要组成部分，它的制作主要根据现场设备及其操作的布局尽量做到与实物保持一致。
通过监控界面我们可以随时查询设备的运行情况和瞬时故障，甚至连行程开关动作时间的记录都能记录下来，存储下来，只要硬盘有足够的空间，可以记录信息。本系统只记录30天。

2.2.编程器功能

编程器是电气人员的主要工具，但每次去现场编程器对CPU临时插拨，特别是对PLC的CPU损害大，98年就发生CPU接口被编程器接头插拔而损坏，导致不能修改程序，MB+网的实施，即使CPU模块的编程接口损坏，另一个MB+网接口也照常工作，仍然在网上可以修改程序。本系统中，用FIX软件对设备进行监控，我们没有让画面上的开关点来控制现场设备，因为只赋予了监控功能，修改程序的功能赋予一定级别的用户，本系统设有两个级别，一个是“PUBLIC”，另一个是“ADMIN”。PUBLIC用户只能切换画面进行浏览，但是他可以完成监控功能，一般情况下，系统默认在线级别。而ADMIN用户的权限大，能完成FIX所提供的所有功能。

三、经济效益

该系统自2000年10月份完成运行以来，效果良好，以前很小的故障需耗很多时间去确认、分析，现在只需轻点鼠标就可告诉管理人员和维护工人了。大地降低了寻找故障点和处理设备故障的时间。节约了CPU和编程器的购置，创效益50万元。

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、频率资源利用率高、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。