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(多图) 基于GPRS的开关磁阻电机控制器远程控制系统

来源:电子设计应用 /柴智渊 殷天明等?? 2007年12月13日 ?? 收藏0

  GPRS技术是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务,其最大优势在于它的数据传输速度大大提高,目前已达到了115Kbps,其次GPRS是按GSM标准定义的封包交换协议,可快速接入数据网络。它在移动终端和网络之间实现了"永远在线"的连接,网络容量只有在实际进行传输时在被占用,基于这些优势,GPRS技术适合进行数据传输,同时由于其可靠性,可以进行远程控制的设计,本文以油田抽油机为实际应用背景,介绍基于GPRS技术的开关磁阻电机调速系统远程控制的架构和具体实现。

  系统整体结构

  本系统是通过上位机操作系统,例如无线网络远程控制应用于油田抽油机的开关磁阻电机,控制开关磁阻电机的启动、停止、复位以及转速设定等参数,并对电机的运行状态进行采集、如电流参数、温度参数,转速信息、故障信息等,并将其返回到上位机操作系统进行分析,判断电机工作情况和下一步的控制情况,实现远程控制的目的。

整体工作结构原理图

  本系统整体工作结构原理图如图1。

  上位机操作系统

  上位机操作系统是人机对话的平台,本文采用VB语言编写的可视化界面,编写了一个TCP/IP超级终端,实现了TCP/IP服务

器端的功能,这是Socket的一个简单应用。由于每次GPRS拨号,系统端获得的IP地址都一样,而PC端的IP地址都不一样,而PC端的IP地址应该是固定的,因此选择PC端作为服务器端。服务器端创建后开始侦听来自网络的数据,循环等待客户端的连接,如果有客户端连接,接收到的数据会保存在缓冲器中,然后服务器端会判断是否是系统发来的数据,如果正确则显示该客户端发来的数据,同时服务器端会重新启动一个线程等待新的客户连接。

  系统硬件设计

  如图2所示,远程控制系统内部结构可分为系统电源、复位电路、信号采集、控制给定以及其他控制部分,这里着重介绍信号采集、GPRS远程控制等部分。

系统硬件设计

  本设计需要采集开关磁阻电机的运行状态,包括电流信号,电压信号等,需要进行ADC变换,TLC0834是八位逐次逼近模数转换器,具有输入可配置的多通道多路器和串行输入方式,采用串行输入结构,其供电电压为5V,输入与输出与TTL,CMOS电平兼容,为了节省I/O资源,采用LPC2134的一个I/O口连接到TLC0834的DO端和DI端,DI端只在多路器寻址时被检测,而此时DO端仍为高阻状态,经过一个时钟周期后,DO端才开始在时钟上升沿时读出数据。

  GPRS远程控制系统

  GPRS远程控制系统是系统的核心部分,传输控制信息以及采集运行状态,是负责上位机控制系统和底层电机的联系纽带,核心部分由ARM7处理器LPC2134和GPRS无线通信模块MC35i构成。LPC2134与GPRS通信模块MC35i的通信是通过串口通信来实现的,如图3所示,通信模块MC35i的16-23引脚数据输入/输出端标准串口的8个引脚分为DSR0、RING0、RXD0、TXD0、CTS0、RTS0、DTR0和DCD0,它有固定的参数:8位数据位和1位停止位,无效验位,波特率在300bps-115000bps之间,为了和开关磁阻电机调速系统正常地进行通信,这里选择1200bps作为数据传输的波特率,硬件握手信号用RTS/CTS,模块串口支持标准的AT命令集。

GPRS远程控制系统

  模块的24-29管脚为SIM卡引脚,其中CCVPP引脚与用于检测SIM卡插槽中SIM卡是否插入正常,CCCLK用于模块在该周期下定时检测SIM卡,因此,CCVPP脚会定时出现一个跳变,CCVCC引脚是MC35i模块为SIM卡提供的供电电源。

  系统软件设计

  本设计采用国际化标准组织所定义的开放系统互联模型,OSI/RM参考模型包括七个协议层来定义数据通讯的协议功能,图4所示为本设计互联参考模型结构图及所涉及的协议。

互联参考模型结构图及所涉及的协议

  图中包括上位机、INTERNET、GPRS网络、GPRS远程控制板、开关磁阻电机调试系统以及开关磁阻电机几大部分的信息通信,其中GPRS远程控制板和GPRS网络间的通讯通过PPP(点对点协议)实现,GPRS网络和INTERNET的通信通过GPRS网关节点实现,INTERNET和上位机的通信通过TCP/IP协议,并通过可视化界面实现。


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GPRS? 磁阻? 电机控制? 远程控制?

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