Иванов Ю.И., Югай В.Я. Интерфейсы средств автоматизации

Подождите немного. Документ загружается.

241

Рис. 5.28. Типовая схема подключения MAX3669 к лазерному модулю

242

Рис. 5.29. Типовая схема подключения MAX3865 к лазерному модулю

243

5.3. Модули сотовой связи

Технологии сотовой связи сегодня проникают в сектор промышленной

автоматизации. Несмотря на существующую относительно высокую стои-

мость передачи данных, применение сотовой связи имеет ряд ощутимых пре-

имуществ. Самым весомым из них является мобильность системы, основан-

ной на использовании существующих GSM-сетей. Такая система будет по-

стоянно доступна для

получения или отправки данных. Быстрое время раз-

вертывания таких систем позволяет существенно сократить сроки создания

проектов.

Возможность передачи данных теоретически заложена в любом абонент-

ском аппарате GSM, однако, доступ к этим возможностям с помощью стан-

дартных аппаратов голосовой связи может оказаться затруднительным, а в

некоторых случаях невозможным без внесения изменений в

конструкцию ап-

парата. Кроме того, многие функциональные принадлежности обычного ап-

парата (клавиатура, дисплей, микрофон, телефон) оказываются излишними и

способны снизить некоторые эксплуатационные характеристики изделия.

Например, дисплей на ЖКИ ограничивает величину минимальной рабочей

температуры единицами градусов ниже нуля, в то время как остальные элек-

тронные компоненты могут эксплуатироваться при температуре ниже –20

С.

В связи с этим, ряд фирм выпускает специальные абонентские модули для

передачи данных

Согласно стандартам GSM, короткое сообщение представляет собой мас-

сив текстовых данных, представленных в 7 или 8 разрядном алфавитах. Блок

данных в 7 разрядном алфавите может содержать до 160 символов, в 8 раз-

рядном алфавите — до 140 символов. Данные в 7 разрядном алфавите могут

содержать

только стандартные символы ASCII. При использовании 8 разряд-

ного алфавита имеется возможность передачи произвольных двоичных дан-

ных.

Режим передачи коротких сообщений (SMS) значительно отличается от

стандартного режима передачи данных с точки зрения конечного оборудова-

ния. В режиме передачи коротких сообщений оконечная аппаратура пользо-

вателя должна создать в формате SMS специальный блок данных — Submit

PDU (Protocol Data Unit), определяемый стандартом

GSM 03.40. В этом блоке

данных содержится информация об адресе абонента, длительности хранения

сообщения в Сервисном центре коротких сообщений до прочтения его адре-

сатом, а также определен формат передаваемых данных (7 или 8 бит) и запи-

сано само сообщение в выбранном алфавите.

Для 7–разрядного алфавита отводимая для сообщения область памяти

рассматривается как битовое поле

, разделенное на участки по 7 бит. То есть

биты, определяющие код символа, могут располагаться как в одном, так и в

244

двух байтах, причем начальные биты текущего байта содержат информацию

из следующего байта данных.

Сформированный блок данных в формате PDU может быть непосредст-

венно передан в сервисный центр коротких сообщений, а может быть записан

в память модуля связи, расположенную в SIM–карте, и в дальнейшем пере-

дан в центр коммутации по отдельной команде.

Этот режим может оказаться

полезным при формировании заранее определенного набора сообщений, ко-

торые могут выдаваться по отдельной команде оператора.

Блок данных, который поступил от модема в сервисный центр коротких

сообщений, в дальнейшем преобразуется в формат SMS–Deliver и передается

по мере возможности в аппаратуру адресата. В преобразованном блоке SMS-

Deliver, который поступает в аппаратуру

адресата, дополнительно содержат-

ся сведения об отправителе сообщения (его телефонный номер) и время

приема сообщения сервисным центром. При получении сообщения из сер-

висного центра в абонентском терминале получателя сервисный центр авто-

матически посылает на терминал отправителя сообщения информацию о

времени получения данных.

Обмен данными с помощью SMS-сообщений рационально применять то

гда, когда требуется передавать ограниченное число параметров (как прави-

ло, число каналов в системе автоматизации не более 10-12). В этом случае,

пакет данных, содержащий информацию о значениях атрибутов каналов, це-

ликом вмещается в лимит SMS-сообщения – 160 символов.

Механизм обмена данными в этом режиме ничем не отличается от стан-

дартного. На запрос (SMS-сообщение

) главной (Master) или подчиненной

(Slave) системы, формируется ответ, содержащий запрашиваемую информа-

цию, и отправляется с помощью такого же SMS-сообщения. Время транзак-

ции (от начала передачи SMS-запроса до прихода SMS-пакета с запрошен-

ными данными) сильно зависит от возможностей и загруженности оператора

связи и варьируется от 5 до 20-25 с. в рабочие дни, и до 1-2 суток

в празд-

ничные дни.

Режим прямого соединения, использующий голосовой канал, ничем не

отличается от обыкновенной коммутируемой линии в традиционных теле-

фонных сетях. Кроме того, GSM-сети позволяют передавать данные со ско-

ростью до 9600 Бод. В этом случае связь между двумя узлами не прерывается

до тех пор, пока не будут переданы все

запрашиваемые данные. Этот режим,

по сравнению с SMS-сообщениями имеет ряд особенностей:

• передача теоретически любого объема информации за одно соедине-

ние;

• более высокая скорость передачи информации;

• возможность, как и во всех коммутируемых линиях, прекращать связь

при сбоях;

245

• установление связи между узлами занимает некоторое время и состав-

ляет 5-10 с.

Ряд фирм выпускает аппаратуру, предназначенную не для конечного

пользователя, а для разработки на ее основе оригинального оборудования

(модули M1, M20, ТС35, A1 фирмы “Сименс”, модуль GM12 фирмы “Эрикс-

сон”, GSM Modem фирмы “Falcom”, Maestro 100 компании Fargo Telecom,

Modem M1306 компании Wavecom, GM862-PCS фирмы DAI Telecom и др.).

Наиболее удачным решением, как по

стоимости, так и по своим техниче-

ским характеристикам является сотовый модем/терминал стандарта GSM не-

мецкого концерна Siemens [www.siemens.com/wm]- M20Terminal (GSM

900МГц) и его модификация ТС35Terminal (GSM 900/1800МГц). Это внеш-

ний, готовый к использованию модем с собственным источником питания,

антенным выходом и стандартным интерфейсом RS232, который предназна-

чен для передачи/приема информации в стандарте GSM. Основное достоин-

ство

этих модемов – оперативный обмен информацией между удаленными

объектами с возможностью выхода на телефонную сеть общего пользования:

передача/прием данных, факсов, коротких сообщений (SMS), а также под-

держка голоса. Управление осуществляется с компьютера (PC) или любого

контроллера по последовательному порту RS232 при помощи расширенного

списка стандартных AT-команд (Hyes-протокол).

Рис. 5.30. Модуль ТС35Terminal

Модуль ТС

35 – это плата приемопередатчика в корпусе (рис. 5.30), где

имеется 30-pin разъем для подключения питания и внешних интерфейсов, а

также выходной разъем для антенны. Эта плата может применяться в различ-

ных конечных разработках телекоммуникационного оборудования. Модем

TC35Terminal – это готовый к использованию модуль сотовой связи для под-

ключения к любому управляющему устройству (PC или контроллеру) через

последовательный RS-232 интерфейс. TC35 Terminal - скоростной PnP-

246

терминал для передачи голоса и данных благодаря поддержке отраслевых

стандартов с поддержкой GPRS , двух диапазонов частот и интегрированно-

му ридеру SIM-карт

Для работы с модулем необходимо подключить к его внешним разъёмам

антенну, источник постоянного тока и любой компьютер (контроллер). До-

полнительно можно подключить внешнюю телефонную трубку и использо-

вать TC35 Terminal как стационарный

сотовый телефон. Особенности модуля

TC35 Terminal:

• два диапазона частот – EGSM900 и GSM1800;

• данные, голос, SMS, факс;

• CSD до 14,4 kbps;

• индустриальный интерфейс;

• LED-индикатор;

• простота интеграции ;

• полное соответствие GSM Phase 2/2+.

Сотовый модем Maestro100 (рис. 5.31) компании Fargo Telecom

[www.fargotelecom.com] – это внешний индустриальный двухдиапазонный

GSM/GPRS модем с широким набором возможностей [www.shockufa.ru].

Реализованный на платформе WISMO Quik компании Wavecom, MAESTRO

100 выполнен в защищенном миниатюрном

корпусе, что позволяет использо-

вать его в жестких условиях, экономя пространство для аппаратуры пользо-

вателя. Дополнительный клип позволяет легко закрепить его на вертикальной

поверхности. Характеристики модуля Maestro100:

• двухдиапазонный EGSM/GPRS прибор (EGSM900/1800 МГц), спро-

ектированный для передачи голосовых сообщений, данных, факсов и

SMS;.

• совместим со стандартом ETSI GSM phase 2 (Normal MS);

• класс 4 (2Вт на частоте 900МГц);

• класс 1 (1Вт на частоте 1800МГц);

• пакетная передача в режиме GPRS (класс 10);

• дополнительные сервисы GSM;

• рабочий температурный диапазон: -20С …+55С.

Модуль Fastrack M1306B (рис. 5.32) компании WAVECOM

[www.wavecom.com]- это внешний GSM модем, воплощающий все возмож-

ности платформы WISMO, поддерживает режим GPRS (класс 10). Выпол-

ненный в защищенном корпусе, модем обеспечивает его использование в же-

стких условиях. Он позволяет

исключить дополнительные компоненты бла-

годаря встраиванию пользовательского ПО в WISMO при помощи Open AT.

Модель Fastrack M1306В "на борту" имеет 32 Мб Flash

247

Рис. 5.31. Модуль Maestro100

Рис. 5.32. Модуль Fastrack M1306B

248

память и 4Mb SRAM. По основным характеристикам этот модуль аналогичен

рассмотренным ранее.

Как видно из рассмотренных примеров, функциональные характеристики

модулей сотовой связи, предназначенных для применения в системах уда-

ленного контроля и управления, позволяют использовать быстро прогресси-

рующую инфраструктуру телефонных сетей стандарта GSM для передачи

данных. Основные направлениями, где уже достаточно широко применяются

сотовые

модемы, являются:

 телеметрия;

 телемеханика;

 диспетчеризация и мониторинг;

 охранные системы;

 системы дистанционного управления;

 банкоматы;

 автоматические торговые точки;

 рекламные табло;

 метеорологический и экологический контроль.

249

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В последние годы существенно изменилось содержание задач, которые

необходимо решать при проектировании средств автоматизации. Ранее соз-

дание новых средств автоматизации требовало как проработки общих алго-

ритмов управления, так и самостоятельной разработки всех компонентов

технической реализации этих алгоритмов. Трудности и сложность техниче-

ской реализации накладывали существенные ограничения на применяемые

алгоритмы

управления. Очень часто эти ограничения были связаны с отсут-

ствием информации о существующих средствах технической реализации или

с невозможностью доступа к соответствующим электронным компонентам. В

течение последнего десятилетия ситуация в этой сфере кардинально измени-

лась.

К настоящему времени в мире разработана и производится огромная но-

менклатура различных средств, которые предназначены

для решения типо-

вых задач, связанных с преобразованием и передачей данных. Применение

этой продукции весьма существенно облегчает проектирование средств тех-

нической реализации и расширяет их функциональные возможности. Одной

из задач, которая наилучшим образом укладывается в рамки стандартизации,

является задача построения интерфейсов обмена данными. Как было показа-

но, существует ряд стандартных

интерфейсов с различными свойствами для

разных областей применения. Реализация стандартных интерфейсов поддер-

живается электронными компонентами, выпускаемыми многими производи-

телями.

В этих условиях проектирование средств технической реализации сводит-

ся к поиску информации о существующих средствах, сравнительному анали-

зу разных вариантов и выбору наиболее эффективного решения. Поиск соб-

ственных решений в таких

задачах практически всегда можно оценить как

"изобретение велосипеда". Это самостоятельное "изобретение велосипеда"

требует значительных усилий, затрат и времени, обычно дает менее эффек-

тивные и универсальные решения и, как правило, является следствием недос-

татка необходимой информации.

Цель данного учебного пособия дать сведения, которые позволят ориен-

тироваться в стандартных интерфейсах, применяемых в

системах управле-

ния. Авторы учебного пособия не претендуют в изложенных материалах ни

на полноту обзора по существующим интерфейсам, ни на достаточную дета-

лизацию вопросов их применения. Техническая документация на каждую ин-

тегральную микросхему, которая упоминается в этой книге, содержит от де-

сятков до сотен страниц, поэтому привести более подробное описание

ин-

терфейсов, их протоколов и особенностей технической реализации не пред-

ставляется возможным. Кроме того, производится постоянное обновление

продукции, предлагаемой на рынке электронных компонентов, и вследствие

250

этого быстрое "старение" информации. Для получения более подробной и

свежей информации можно использовать Интернет-ссылки, которые приве-

дены в тексте соответствующих разделов учебного пособия. По этим же

ссылкам можно найти сведения о новинках (с пометкой Preliminary Technical

Data), которые компании только планируют выпускать, и информацию по ус-

ловиям приобретения и поставок требуемых компонентов.