1 引言
由于PLC 具有稳定可靠、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点，因此PLC 作为一种高性能的控制装置，在分布式系统中得到了越来越广泛的应用。短消息服务业务作为GSM网络的一种基本业务，已得到越来越多系统开发商的重视。基于这种业务的各种应用也蓬勃发展起来，以手机为控制器，以手机短信(SMS)的形式借助GSM 网络来搭建与PLC 的远程交互平台显得很有意义，具有易携带、实用简单方便、网络覆盖面广、资费低廉等突出优点。本系统实现了用户以手机发送短信息的形式，通过GSM模块与PLC 控制器的数据通讯，调用相应的控制程序来实现控制目标的远程控制和状态查询等功能。
2 系统总体设计思想
本系统包括短信息接收与发送部分和终端数据处理两部分。前部分实现单片机对GSM 模块收发短信息的控制;后部分则完成对所接收到的信息进行编解码、对PLC 系统查询、结果反馈等功能，实现系统自动查询功能。
3 硬件电路
系统由GSM 网络、蜂窝通信引擎电路(TC35I 模块)、单片机控制电路(C8051f340)、通信接口电路(RS-232)、客户终端(手机)以及PLC 控制系统构成。着重阐述短信息接收与发送和终端数据处理流程。
3.1 电路原理
3.1.1 TC35I 模块
TC35I 模块主要由GSM 基带处理器、GSM 射频模块、供电模块(ASIC)、闪存、ZIF 连接器、天线接口六部分组成。通过ZIF 连接器与单片机实现电路接口，通过该接口读取或发送TC35I 模块中的数据，将是TC35I 模块的应用核心。TC35I 模块的主要特性与技术指标：
(1)频段为双频GSM900MHz 和GSM1800MHz(phase2/2+);(2)支持数据、语音、短消息和传真;(3)电源(3.3～4.8)V;(4)可选波特率(300～115)kbps，动波特率(4.8～115)kbps;(5)SIM 电压为3V/1.8V。
3.1.2 C8051f340 单片机介绍
下面介绍一下C8051f340 单片机的主要性能及特点。如表1所示，给出了C8051f340 单片机的主要性能及特点。C8051f340单片机有两个增强型UART 串口，可以同时兼顾对TC35I 和PLC的数据通信。并且该单片机拥有较多的中断资源，为以后的系统扩展提供了良好的硬件基础。
3.2 单片机与TC35I 模块的硬件连接
单片机与GSM 模块以及PLC 一般采用串行异步通信接口，通信速度可设定，通常为9600bps。采用这种RS232 电缆方式进行连接时，数据传输的可靠性较好，单片机硬件设计采用2 个TTL 转RS232 电平电路，分别连接到TC35I 和PLC 得串口上。所涉及的芯片包括单片机C8051f340 和电平转换芯片MAX232。具体的硬件电路，如图1 所示。
3.3 PLC 系统的介绍
可编程序控制器(Programmable Logic Controller)是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的一种新型通用工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高、耐恶劣环境能力强等优点，已广泛应用于工业自动化生产的各个领域。因此，对以PLC 为核心的系统进行监控，具有很大的现实意义。本系统就是对以PLC 为核心控制器的自动控制系统的研究。
4 系统工作流程
4.1 单片机与TC35I 的数据通信
C8051f340 与TC35I 的软件接口其实就是单片机通过与GSM 短信息有关的AT 指令控制手机的技术，如读取手机的短信息内容、删除短信息内容、列出手机中还未读的短消息等。执行l条指令，并非某些资料介绍的那么简单，事实上，指令的执行过程需要单片机与手机交互应答完成，每一次发送或接收的字节数有严格的规定，二者必须依据这些规定实现数据交换，否则，通信就是失败的。如表2 所示，为一条AT 指令的执行过程。
所有AT 指令的指令符号、常数、PDU 数据包等都以ASCⅡ编码形式传送。单片机控制手机工作，必须把手机的短信息工作模式设置为PDU 格式，即通过指令AT+CMGF=0 完成。单片机向手机发送每1 条指令后，必须以回车符作为该条指令的结束，回车的ASCⅡ编码为ODH，最后1 个字节0DH 就是回车符，表示该条指令结束，如果没有这个回车符，手机将不识别这条指令。
控制手机的短消息有关的AT 指令有：(1) 单片机与TC35I模块由串口建立连接：AT;(2) 设置TC35I 模块工作模式：AT+CMGF=n，n=0：PDU 模式;n=1：文本模式，通常要设置为PDU 模式，在这种模式下，能传送或接受透明数据(用户自定义数据);(3)读TC35I 模块短消息数据：AT+CMGR=n，n 为短消息号(十进制);(4)列出TC35I 模块内的短消息：AT=CMGL=n，n=0：未读的短消息; n=1：已读的短消息;n=2：未发送的短消息; n=3：已发送的短消息;n =4：所有的短消息;(5) 删除TC35I 模块短消息：AT+CMGD=n，n 为短消息号(十进制)。如图2 所示，为单片机与TC35I 的通信程图。
4.2 单片机与PLC 的数据通信
本系统以OMRON C 系列为例，下面介绍一下OMRON C 系列的数据通信协议：
数据读写类命令码为RX 或WX，这里的X 为数据区符号。如DM 区为D，保持继电器区位H，辅助继电器为J，计数器、定时器为C。
例1：@ 00 RH 0000 0002 5B * CR
例2：@ 00 WH 0000 FFFF FFFF 5F * CR
这里例1 为读数据命令，例2 为写数据命令。分别读写了两个字的内容。
PLC 收到指令后，如果正确执行了，则分别返回结果：
@ 00 RH 00 ×××× ×××× FCS * CR(对应例1)
@ 00 WH 00 FCS * CR(对应例2)
这里的×××× ××××为HR0000 及HR0001 通道的数据。FCS为校验码，占两个字符。
WH 和RH 后面的00 表示命令已经正确执行。否则执行错误。应指出的是，数据写命令只有在监控及编程状态下才能执行。
4.3 监控的实现
由于单片机与TC35I 以及PLC 的通信都是传送的ASCII值，所以要对其进行编译码的处理。下面笔者用一条短信实例来说明此问题。由新信息到达命令，读新信息，译码和指令处理等几个步骤。
当有新信息到达时，TC35I 模块会自动向单片机发送新信息到达命令(由CNMI 模式设定)。例如收到的命令为+CMTI: "SM"，
2.4实际接收到的为ASCII 码值：
2B434D54403A2022534D222C3234
由于一个ASCII 码值只对应一个数字，所以新信息位置24(最后两个字节)就被拆成2 和4 的ASCII 码值分别发送，即16 进制的32 和34。接下来是发送读新信息指令。要先把32 和34 对应的2 和4 进行整合，即24。发送at+cmgr=24，读取第24 条信息。单片机收到以下信息+CMGR:1，，24 0891683108200205F0040D91683128118364F600009050916171952304432C310B，如表3 所示。
如表3 所示，带下划线的00 是DCS 数据编码方法标示，它表示传输的是英文字符，采用7 位压缩编码。最后两部分是数据部分，04 是数据长度，432C310B 是数据。经7 位译码得CXDY。即查询电压(用户预先定义的命令)的指令码。如表4 所示，为7-bit 编码过程，译码就是其逆过程，移位译码。
设电压数据在PLC 中的存储地址为HR0000，则单片机向PLC 发送读数据命令@ 00 RH 0000 0002 5B * CR。如果指令正确处理，则返回@ 00 RH 00 ×××× ×××× FCS * CR，其中×××× ××××为电压的数值。对于数值，是8 位编码，不用进行压缩编码，可以通过TC35I 模块直接发送数据到手机终端。返回数据信息。如图3所示数据处理流程。
由此，一条短信息经过GSM 网络发送到TC35I 模块中的SIM 卡上，然后由C8051f340 单片机对短消息进行译码，如果是合法的指令码，则对PLC 执行该指令码对应的预先设定好的操作。PLC 返回数据后，由C8051f340 对数据进行PDU 串处理，最后以短信的形式反馈回客户端。完成对PLC 系统的监控。
5 结束语
基于TC35I 的远程监控系统设计小巧、功耗很低、操作简单、扩展能力强。可广泛的应用在遥测遥感、远程信息处理等通信工业领域，特别适用于无人职守等地区的远程信息交换，再加上PLC 在工业自动控制中的广泛应用，其开发应用前景十分广阔。若要了解更多PLC技术、资讯、分析报告文章，请点击查看 https://plc.jlck.cn/ 2011年PLC企业“爆”团，新鲜技术全接触。
参考文献
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