GPRS技術是在現有的GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的分組數據承載業(yè)務,，其最大優(yōu)勢在于它的數據傳輸速度大大提高,，目前已達到了115Kbps，其次GPRS是按GSM標準定義的封包交換協(xié)議,，可快速接入數據網絡,。它在移動終端和網絡之間實現了"永遠在線"的連接,，網絡容量只有在實際進行傳輸時在被占用，基于這些優(yōu)勢,，GPRS技術適合進行數據傳輸,，同時由于其可靠性，可以進行遠程控制的設計,，本文以油田抽油機為實際應用背景,，介紹基于GPRS技術的開關磁阻電機調速系統(tǒng)遠程控制的架構和具體實現。
系統(tǒng)整體結構
本系統(tǒng)是通過上位機操作系統(tǒng),，例如無線網絡遠程控制應用于油田抽油機的開關磁阻電機,，控制開關磁阻電機的啟動、停止,、復位以及轉速設定等參數,，并對電機的運行狀態(tài)進行采集、如電流參數,、溫度參數,，轉速信息、故障信息等,，并將其返回到上位機操作系統(tǒng)進行分析,，判斷電機工作情況和下一步的控制情況,，實現遠程控制的目的,。
本系統(tǒng)整體工作結構原理圖如圖1。
上位機操作系統(tǒng)
上位機操作系統(tǒng)是人機對話的平臺,，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，實現了TCP/IP服務器端的功能,，這是Socket的一個簡單應用,。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地址應該是固定的，因此選擇PC端作為服務器端,。服務器端創(chuàng)建后開始偵聽來自網絡的數據,，循環(huán)等待客戶端的連接，如果有客戶端連接,，接收到的數據會保存在緩沖器中,，然后服務器端會判斷是否是系統(tǒng)發(fā)來的數據，如果正確則顯示該客戶端發(fā)來的數據,，同時服務器端會重新啟動一個線程等待新的客戶連接,。
系統(tǒng)硬件設計
如圖2所示,，遠程控制系統(tǒng)內部結構可分為系統(tǒng)電源、復位電路,、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遠程控制等部分,。
本設計需要采集開關磁阻電機的運行狀態(tài)，包括電流信號,，電壓信號等,，需要進行ADC變換，TLC0834是八位逐次逼近模數轉換器,，具有輸入可配置的多通道多路器和串行輸入方式,，采用串行輸入結構，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),，經過一個時鐘周期后,，DO端才開始在時鐘上升沿時讀出數據。
GPRS遠程控制系統(tǒng)
GPRS遠程控制系統(tǒng)是系統(tǒng)的核心部分,，傳輸控制信息以及采集運行狀態(tài),，是負責上位機控制系統(tǒng)和底層電機的聯系紐帶，核心部分由ARM7處理器LPC2134和GPRS無線通信模塊MC35i構成,。LPC2134與GPRS通信模塊MC35i的通信是通過串口通信來實現的,，如圖3所示，通信模塊MC35i的16-23引腳數據輸入/輸出端標準串口的8個引腳分為DSR0,、RING0,、RXD0、TXD0,、CTS0,、RTS0、DTR0和DCD0,，它有固定的參數：8位數據位和1位停止位,，無效驗位，波特率在300bps-115000bps之間，為了和開關磁阻電機調速系統(tǒng)正常地進行通信,，這里選擇1200bps作為數據傳輸的波特率,，硬件握手信號用RTS/CTS，模塊串口支持標準的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)軟件設計
本設計采用國際化標準組織所定義的開放系統(tǒng)互聯模型,，OSI/RM參考模型包括七個協(xié)議層來定義數據通訊的協(xié)議功能，圖4所示為本設計互聯參考模型結構圖及所涉及的協(xié)議,。
圖中包括上位機,、INTERNET、GPRS網絡,、GPRS遠程控制板,、開關磁阻電機調試系統(tǒng)以及開關磁阻電機幾大部分的信息通信，其中GPRS遠程控制板和GPRS網絡間的通訊通過PPP（點對點協(xié)議）實現,，GPRS網絡和INTERNET的通信通過GPRS網關節(jié)點實現,，INTERNET和上位機的通信通過TCP/IP協(xié)議，并通過可視化界面實現,。
PPP的設計與實現
本設計環(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命令先設置好模塊,，定義PDP上下文和網絡服務質量,，發(fā)出進行申請GPRS服務的撥號命令，GPRS模塊的PPP協(xié)議服務器端程序進行協(xié)商投信,，收到撥號命令后，GPRS模塊會進行網絡的附著,，網絡分配無線鏈路資源,，這時GPRS模塊中的PPP協(xié)議服務器端進入NETWORK狀態(tài)，得到網絡分配的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,，可以和數據中心通信了,，PPT實現流程見圖5。
TCP/IP小型協(xié)議棧uIP的設計和實現
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,，uIP提供三個函數到系統(tǒng)底層uip_init（）、uip_input（）和uip_periodic（）,。應用程序必須提供一個回應函數給uIP,。當網絡或定時事件發(fā)生時，調用回應函數,。
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,，本設計采用VB語言實現了TCP/IP服務器端的功能，socket接口是TCP/IP網絡的API,，網絡的socket數據傳輸是一種特殊的I/O,，socket也是一種文件描述符，VB提供了winsock空間,，用于在TCP/IP的基礎上進行網絡通信,。當使用socket進行網絡通信時，其中一個必須創(chuàng)建Socket服務器偵聽以進行通信,，創(chuàng)建服務器,，首先創(chuàng)建一個服務端口號，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)
'當向服務器發(fā)送的數據到達后,，產生dataArr事件在事件中接收數據
Dim a as string
Sockserver.Getdata a text1.Text=a
End sub
……
結語
綜合以上設計，利用GPRS網絡實現遠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,，可通過上網的網絡終端來實現遠程控制和電機運行狀態(tài)的接收，同時可實現多點到多點的雙向控制,，成本低廉,，尤其是象油田抽油機的惡劣的工作環(huán)境，更能節(jié)省很大的人力及物力,，效率很高,。