1 前言
當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和現(xiàn)代化水平的不斷提高，木工行業(yè)的發(fā)展突飛猛進(jìn)。尤其是近年來(lái)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱行業(yè)的房地產(chǎn)迅速崛起，使得人們對(duì)于家具的要求越來(lái)越高，這就刺激了各種木工行業(yè)的快速發(fā)展。近十年來(lái)，木工加工制造業(yè)經(jīng)歷了許多加工控制和自動(dòng)控制的技術(shù)改革。許多應(yīng)用設(shè)備從原始的機(jī)械控制開始，逐漸發(fā)展到結(jié)合機(jī)械結(jié)構(gòu)的繼電器邏輯控制，但是傳統(tǒng)的繼電器控制存在控制效率低，抗干擾性差，設(shè)備故障率高等問(wèn)題，隨著當(dāng)前自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)逐漸為PLC和變頻器的控制所代替。隨著木工行業(yè)的發(fā)展，相應(yīng)的對(duì)于木工機(jī)械設(shè)備的要求越來(lái)越高，相應(yīng)的控制難度也越來(lái)越高，控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度要求也愈來(lái)愈高，并且對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制要求也越來(lái)突出，相應(yīng)的都需要采用針對(duì)性的控制方案來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制要。
臺(tái)達(dá)機(jī)電至今已經(jīng)能為客戶提供PLC控制器、溫度控制器、計(jì)數(shù)器、人機(jī)界面、變頻驅(qū)動(dòng)器、伺服驅(qū)動(dòng)器、數(shù)控系統(tǒng)等一系列產(chǎn)品，可以向客戶提供完善可靠的機(jī)電一體化解決方案。本文基于臺(tái)達(dá)產(chǎn)品構(gòu)建了一套先進(jìn)的木工機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線方式的遠(yuǎn)程操控且不受組網(wǎng)及距離的限制，值得業(yè)界借鑒并推廣。
2 DTU功能特點(diǎn)：
DTU是指數(shù)據(jù)終端設(shè)備（Data Terminal unit）,可以理解為下位GPRS發(fā)射終端，在進(jìn)行通信時(shí)，傳輸數(shù)據(jù)的鏈路兩端肯定存在DTU，在它的作用下對(duì)所傳信息進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)整理校驗(yàn)。其設(shè)備如圖1所示。
GPRS DTU全稱GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元，在國(guó)內(nèi)目前實(shí)際上對(duì)它具有更加明確的約定：GPRS DTU是專門用于將串口數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送的GPRS無(wú)線設(shè)備?！ ?br />
GPRS DTU的四個(gè)核心功能：
1）內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議棧
GPRS DTU內(nèi)部封裝了PPP撥號(hào)協(xié)議以及TCP/IP協(xié)議棧并且具有嵌入式操作系統(tǒng)，從硬件上，它可看作是嵌入式PC與無(wú)線GPRS MODEM的結(jié)合；它具備GPRS撥號(hào)上網(wǎng)以及TCP/IP數(shù)據(jù)通信的功能。
2）提供串口數(shù)據(jù)雙向轉(zhuǎn)換功能
GPRS DTU提供了串行通信接口，包括RS232,RS485,RS422等都屬于常用的串行通信方式，而且GPRS DTU在設(shè)計(jì)上大都將串口數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)成“透明轉(zhuǎn)換”的方式，也就是說(shuō)GPRS DTU可以將串口上的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TCP/IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳送，而不需要改變?cè)械臄?shù)據(jù)通信內(nèi)容。因此，GPRS DTU可以和各種使用串口通信的用戶設(shè)備進(jìn)行連接，而且不需要對(duì)用戶設(shè)備作改動(dòng)。我們做無(wú)線連接時(shí)PLC只需要設(shè)置好對(duì)應(yīng)串口的波特率相關(guān)參數(shù)就可以了如：115200、8、0、1。遠(yuǎn)程只需要按MODBUS協(xié)議來(lái)訪問(wèn)PLC就可以了。
3）支持自動(dòng)心跳，保持永久在線
GPRS通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)之一就是支持GPRS終端設(shè)備永久在線，因此典型的GPRS DTU在設(shè)計(jì)上都支持永久在線功能，這就要求DTU包含了上電自動(dòng)撥號(hào)、采用心跳包保持永久在線（當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有數(shù)據(jù)通信時(shí)，移動(dòng)網(wǎng)關(guān)將斷開DTU與中心的連接，心跳包就是DTU與數(shù)據(jù)中心在連接被斷開之前發(fā)送一個(gè)小數(shù)據(jù)包，以保持連接不被斷開）、支持?jǐn)嗑€自動(dòng)重連、自動(dòng)重?fù)芴?hào)等特點(diǎn)。
4）支持參數(shù)配置，永久保存
GPRS DTU作為一種通信設(shè)備，其應(yīng)用場(chǎng)合十分廣泛。在不同的應(yīng)用中，數(shù)據(jù)中心的IP地址及端口號(hào)，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS DTU都應(yīng)支持參數(shù)配置，并且將配置好的參數(shù)保存內(nèi)部的永久存儲(chǔ)器件內(nèi)（一般為FLASH或EEPROM等）。一旦上電，就自動(dòng)按照設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行工作。
5）支持用戶串口參數(shù)設(shè)置
不同用戶設(shè)備的串口參數(shù)有所不同，DTU連接用戶設(shè)備的串口時(shí)，要根據(jù)用戶設(shè)備串口的實(shí)際參數(shù)對(duì)DTU端進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，保證用戶設(shè)備的正常通信和可靠數(shù)據(jù)傳輸。
GPRS DTU的擴(kuò)展功能：
較為專業(yè)的GPRS DTU還提供一些擴(kuò)展功能，主要包括：支持?jǐn)?shù)據(jù)中心域名解析、支持遠(yuǎn)程參數(shù)配置、遠(yuǎn)程固件升級(jí)、支持遠(yuǎn)程短信/電話喚醒、支持本地串口固件升級(jí)、提供短信通道、提供DTU在線、離線電平指示等。
圖1 遠(yuǎn)程GPRS DTU 設(shè)備
3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)：
系統(tǒng)由GPRS采集終端PLC、GPRS運(yùn)行網(wǎng)、Internet Server、通信服務(wù)器、及企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)組成。 GPRS采集終端通過(guò)串口或模擬量采集通道，采集各點(diǎn)流量計(jì)的瞬時(shí)流量與累計(jì)流量，保存在內(nèi)存中。定時(shí)向Internet Server發(fā)送最新的數(shù)據(jù)。為減少發(fā)送的數(shù)據(jù)次數(shù)，降低運(yùn)行成本，采集終端具有智能判斷功能，在數(shù)據(jù)不變時(shí)（比如無(wú)排放流量時(shí)GPRS可一小時(shí)上報(bào)一次，無(wú)需頻繁上，RTU控制示意圖如圖2 所示。
GPRS按量計(jì)費(fèi)：雖然可以保持永遠(yuǎn)在線，但不必?fù)?dān)心費(fèi)用問(wèn)題；因?yàn)橹挥挟a(chǎn)生通信流量時(shí)才計(jì)費(fèi)。她是一種面向使用的計(jì)費(fèi)，計(jì)費(fèi)方式更加科學(xué)合理
高速傳輸：GPRS最高理論傳輸速度為171.2kbps，目前使用GPRS可以支持40Kbps左右的傳輸速率。
圖2 RTU遠(yuǎn)程控制示意圖
本文以上海某品牌無(wú)線終端和臺(tái)達(dá)DVP-10SX為例進(jìn)行說(shuō)明。該系列產(chǎn)品包括了：GPRS方式，CDMA方式，EDGE方式等產(chǎn)品。這里選擇GPRS方式，232通訊口。該系列產(chǎn)品支持本地設(shè)置和遠(yuǎn)程設(shè)置。系統(tǒng)配置表如表1所示，系統(tǒng)框架如圖3所示。
