GPRS技術(shù)是在現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù),，其最大優(yōu)勢在于它的數(shù)據(jù)傳輸速度大大提高，目前已達(dá)到了115Kbps,，其次GPRS是按GSM標(biāo)準(zhǔn)定義的封包交換協(xié)議，可快速接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),。它在移動終端和網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)了"永遠(yuǎn)在線"的連接,，網(wǎng)絡(luò)容量只有在實(shí)際進(jìn)行傳輸時在被占用，基于這些優(yōu)勢,，GPRS技術(shù)適合進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,，同時由于其可靠性，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的設(shè)計，本文以油田抽油機(jī)為實(shí)際應(yīng)用背景,，介紹基于GPRS技術(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制的架構(gòu)和具體實(shí)現(xiàn),。

系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)是通過上位機(jī)操作系統(tǒng)，例如無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制應(yīng)用于油田抽油機(jī)的開關(guān)磁阻電機(jī),，控制開關(guān)磁阻電機(jī)的啟動,、停止、復(fù)位以及轉(zhuǎn)速設(shè)定等參數(shù),，并對電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行采集,、如電流參數(shù)、溫度參數(shù),，轉(zhuǎn)速信息,、故障信息等，并將其返回到上位機(jī)操作系統(tǒng)進(jìn)行分析,，判斷電機(jī)工作情況和下一步的控制情況,，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的目的。

本系統(tǒng)整體工作結(jié)構(gòu)原理圖如圖1,。

上位機(jī)操作系統(tǒng)

上位機(jī)操作系統(tǒng)是人機(jī)對話的平臺,，本文采用VB語言編寫的可視化界面，編寫了一個TCP/IP超級終端,，實(shí)現(xiàn)了TCP/IP服務(wù)器端的功能,，這是Socket的一個簡單應(yīng)用,。由于每次GPRS撥號,，系統(tǒng)端獲得的IP地址都一樣，而PC端的IP地址都不一樣,，而PC端的IP地址應(yīng)該是固定的,，因此選擇PC端作為服務(wù)器端。服務(wù)器端創(chuàng)建后開始偵聽來自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù),，循環(huán)等待客戶端的連接,，如果有客戶端連接，接收到的數(shù)據(jù)會保存在緩沖器中,，然后服務(wù)器端會判斷是否是系統(tǒng)發(fā)來的數(shù)據(jù),，如果正確則顯示該客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)，同時服務(wù)器端會重新啟動一個線程等待新的客戶連接,。

系統(tǒng)硬件設(shè)計

如圖2所示,，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為系統(tǒng)電源、復(fù)位電路,、信號采集,、控制給定以及其他控制部分，這里著重介紹信號采集、GPRS遠(yuǎn)程控制等部分,。

本設(shè)計需要采集開關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),，包括電流信號，電壓信號等,，需要進(jìn)行ADC變換,，TLC0834是八位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有輸入可配置的多通道多路器和串行輸入方式,，采用串行輸入結(jié)構(gòu),，其供電電壓為5V，輸入與輸出與TTL,，CMOS電平兼容,，為了節(jié)省I/O資源，采用LPC2134的一個I/O口連接到TLC0834的DO端和DI端,，DI端只在多路器尋址時被檢測,，而此時DO端仍為高阻狀態(tài)，經(jīng)過一個時鐘周期后,，DO端才開始在時鐘上升沿時讀出數(shù)據(jù),。

GPRS遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

GPRS遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)是系統(tǒng)的核心部分，傳輸控制信息以及采集運(yùn)行狀態(tài),，是負(fù)責(zé)上位機(jī)控制系統(tǒng)和底層電機(jī)的聯(lián)系紐帶,，核心部分由ARM7處理器LPC2134和GPRS無線通信模塊MC35i構(gòu)成。LPC2134與GPRS通信模塊MC35i的通信是通過串口通信來實(shí)現(xiàn)的,，如圖3所示,，通信模塊MC35i的16-23引腳數(shù)據(jù)輸入/輸出端標(biāo)準(zhǔn)串口的8個引腳分為DSR0、RING0,、RXD0,、TXD0、CTS0,、RTS0,、DTR0和DCD0，它有固定的參數(shù)：8位數(shù)據(jù)位和1位停止位,，無效驗(yàn)位,，波特率在300bps-115000bps之間，為了和開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)正常地進(jìn)行通信,，這里選擇1200bps作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈?，硬件握手信號用RTS/CTS，模塊串口支持標(biāo)準(zhǔn)的AT命令集,。

模塊的24-29管腳為SIM卡引腳,，其中CCVPP引腳與用于檢測SIM卡插槽中SIM卡是否插入正常,，CCCLK用于模塊在該周期下定時檢測SIM卡，因此,，CCVPP腳會定時出現(xiàn)一個跳變,，CCVCC引腳是MC35i模塊為SIM卡提供的供電電源。

系統(tǒng)軟件設(shè)計

本設(shè)計采用國際化標(biāo)準(zhǔn)組織所定義的開放系統(tǒng)互聯(lián)模型,，OSI/RM參考模型包括七個協(xié)議層來定義數(shù)據(jù)通訊的協(xié)議功能,，圖4所示為本設(shè)計互聯(lián)參考模型結(jié)構(gòu)圖及所涉及的協(xié)議。

圖中包括上位機(jī),、INTERNET,、GPRS網(wǎng)絡(luò)、GPRS遠(yuǎn)程控制板,、開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)試系統(tǒng)以及開關(guān)磁阻電機(jī)幾大部分的信息通信,，其中GPRS遠(yuǎn)程控制板和GPRS網(wǎng)絡(luò)間的通訊通過PPP（點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議）實(shí)現(xiàn)，GPRS網(wǎng)絡(luò)和INTERNET的通信通過GPRS網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn),，INTERNET和上位機(jī)的通信通過TCP/IP協(xié)議,，并通過可視化界面實(shí)現(xiàn)。

PPP的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

本設(shè)計環(huán)節(jié)需要支持GPRS功能的GSM模塊,，使移動終端通過串口和GPRS模塊相連,，然后通過AT命令先設(shè)置好模塊，定義PDP上下文和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量,，發(fā)出進(jìn)行申請GPRS服務(wù)的撥號命令,，GPRS模塊的PPP協(xié)議服務(wù)器端程序進(jìn)行協(xié)商投信，收到撥號命令后,，GPRS模塊會進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的附著,，網(wǎng)絡(luò)分配無線鏈路資源，這時GPRS模塊中的PPP協(xié)議服務(wù)器端進(jìn)入NETWORK狀態(tài),，得到網(wǎng)絡(luò)分配的IP地址并通過IPCP協(xié)議分配給移動終端,，這樣，移動終端就在串口和GPRS之間用PPP協(xié)議建立了一條透明的傳輸通道,，并取得了自己的IP地址，可以和數(shù)據(jù)中心通信了,，PPT實(shí)現(xiàn)流程見圖5,。

TCP/IP小型協(xié)議棧uIP的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)

uIP是一個極其小型的TCP/IP協(xié)議棧，可以適用于低至8位或16位微處理器的嵌入式系統(tǒng),，它可以被看作是一個代碼庫為系統(tǒng)提供確定的函數(shù),，uIP提供三個函數(shù)到系統(tǒng)底層uip_init（）、uip_input（）和uip_periodic（）,。應(yīng)用程序必須提供一個回應(yīng)函數(shù)給uIP,。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)或定時事件發(fā)生時，調(diào)用回應(yīng)函數(shù)。

VB語言編寫的可視化界面

TCP/IP協(xié)議是internet最重要的協(xié)議,，本設(shè)計采用VB語言實(shí)現(xiàn)了TCP/IP服務(wù)器端的功能,，socket接口是TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的API，網(wǎng)絡(luò)的socket數(shù)據(jù)傳輸是一種特殊的I/O,，socket也是一種文件描述符,，VB提供了winsock空間，用于在TCP/IP的基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信,。當(dāng)使用socket進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信時,，其中一個必須創(chuàng)建Socket服務(wù)器偵聽以進(jìn)行通信，創(chuàng)建服務(wù)器,，首先創(chuàng)建一個服務(wù)端口號,，并開始偵聽是否有客戶請求連接，部分VB程序如下：

Private Sub Form_Load()
Sockserver.LocalPort=3000'服務(wù)器端口號
Sockserve.Listen '開始偵聽
End Sub
Private sub for_unload(cancel as integer)
sockServer.Close
end sub
private sub sockserver_close()
sockserver.close
end sub
private sub sockserver_connectionRequest(By ValREQID As long)
sockserver.close
sockserver.Accept REQID'表示客戶請求連接的ID號
end sub
private sub sockserver_Data Arr(ByVal bytestotal As long)
'當(dāng)向服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)到達(dá)后,，產(chǎn)生dataArr事件在事件中接收數(shù)據(jù)
Dim a as string
Sockserver.Getdata a text1.Text=a
End sub
……

結(jié)語

綜合以上設(shè)計,，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的最大好處在于它的可靠性，可在惡劣環(huán)境下使用,，可通過上網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)終端來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的接收,，同時可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)到多點(diǎn)的雙向控制，成本低廉,，尤其是象油田抽油機(jī)的惡劣的工作環(huán)境,，更能節(jié)省很大的人力及物力，效率很高,。