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【摘 要】为了实现最优惠的远程数据通讯，通过使用GPRS DTU，花生壳动态域名，TCP转虚拟串口等程序软件，可以实现秒级的通过GPRS和WEB系统的远程数据传输，数据的一端可以是遵守MODBUS协议的任何设备，服务器端可以是在局域网里的任一台计算机，最大限度的降低了设备成本和使用成本，适合在需要相距较远的不同地域实现数据传输的应用。
【关键词】GPRS DTU 花生壳 TCP转虚拟串口
在很多工程应用领域中，经常会需要在两地之间互传一些数据，比如企业的管理信息系统（MIS），DCS系统，小型测控系统，距离分散的仪表数据采集系统。随之而来的数据传输实现方法也有很多，而灵活方便，结构简单，成本低廉，使用维护方便，长期使用费用低一直是我们追求的目标。
本文介绍了一种基于GPRS和互联网的数据传输系统，这种传输系统不需要静态IP地址，可使用路由器在局域网里进行数据接收和发送。本设计不需要专门的ADSL线路，对网络速度要求低，可实现秒级的数据传输。本设计的长期运行费用只有一张手机卡的数据流量的包月费用，非常适合实时性要求不高的（秒级）远程数据传输。
1.总体设计方案
本设计以GPRS无线通信技术、嵌入式单片机技术和TCP/IP网络通信技术为核心，以MODBUS RTU通讯协议为数据协议，以循环冗余校验（CRC16）为检错控制方法，具有稳定性强，可靠性高、实时性好，应用性广，功能强大的特点。
系统的核心是部件是一台GPRS DTU，它和数据源通过标准串行接口RS232/RS485方式连接，数据源可以是RTU、PLC、DCS、工控机、仪表等任何一种有标准串行接口RS232/RS485的设备。GPRS DTU接收到数据后，把这些数据通过TCP/IP协议进行打包，发送到互联网的数据服务器上，接收端定期去互联网上的数据服务器去读取和存储数据。
数据接收端是一台能连接互联网的计算机，它不需要使用专线连接，可以是局域网里的任一台计算机。它从互联网的数据服务器上读取和存储数据，然后根据MODBUS协议进行数据解析。
数据经过两重CRC校验，一重是打包到TCP/IP时的TCP/IP自带的CRC32校验，第二重校验是数据本身带有的CRC16校验，所以数据有高度的可靠性。
2.硬件设计方案
2.1数据源
主要功能：提供遵守MODBUS协议的数据源。
数据源可以是具有MODBUS 接口的任何数据终端，可以是RTU、PLC、DCS、工控机、仪表等任一种设备。
2.2GPRS DTU
主要功能：实现数据透明传输功能。
GPRS DTU是一种利用公用运营商网络GPRS网络（又称G网）的无线数据终端，用来为用户提供无线长距离数据传输功能。它采用高性能的工业级8/16/32位通信处理器和工业级无线模块，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，提供RS232和RS485（或RS422）接口，可直接连接串口设备，来实现数据透明传输功能。
2.2.1性能指标
2.2.2天线及SIM卡安装
A、天线采用SMA阴头底座，从DTU机壳顶部锁住即可。
B、DTU的SIM卡从外壳背面的插槽中插入，SIM卡座插入插槽后需要卡紧，以防SIM未插入到位导致终端通信异常。然后用螺丝锁紧插槽外的挡板。目前在中国大陆地区的中国移动和中国联通的手机卡都可以使用。在其他国家或地区的GPRS网络的手机卡也可以使用。
2.3数据服务器
数据服务器可用安装有组态软件的工控机或办公用普通计算机组成。服务器需要安装动态域名映射用的花生壳软件，TCP转虚拟串口的V?C?O?M?M?虚?拟?串?口?软?件?，还有任一款常用的组态软件，如组态王，MCGS，三维力控都行。这样就可以实现和远程设备通讯了。
3.软件设计方案
3.1数据源的软件设计
数据源可以是自己开发的MCU系统，PLC，智能仪表，工控机等。现在以使用组态软件的工控机为例说明软件的配置。按所使用的数据情况配置设备地址，数据地址，数据类型，数量等。建议模拟量尽量用16位无符号二进制数，小数点在组态软件中约定处理。通讯接口配置成MODBUS RTU数据转发。通讯由数据服务器发起，数据源接到数据采集请求后向串口发送数据（串口为安装有GPRS DTU的串口）。串口类型根据GPRS DTU可以是RS232和RS485的，两个设备要一致。
3.2 GPRS DTU的软件配置
3.2.1 计算机串口设置
此计算机指用来配置计算机的串口参数。一般选波特率选择9600，校验位NONE，停止位1
3.2.2 GPRS DTU工作参数设置
3.2.2.1 工作串口参数设置
指GPRS DTU和数据源串口设置的参数。一般选波特率9600，校验位NONE，数据位8位，停止位1位
3.2.2.2 终端联网参数的设置
在“接入中心IP”处你可以填写服务器PC在公网上的IP。对于使用动态地址的填花生壳里动态域名指向的IP地址。关于花生壳下面有详细描述。接入中心端口可以保持默认的10000，接入中心协议选择TCP，GPRS拨号用户名和密码保持默认的空。对于APN名称，如果你插入终端的是中国移动的手机卡则填写CMNET，如果是中国联通的手机卡则填写UNINET。终端编号可以自己设置，是4个数字，一般从0001 开始编号，每台须不同。SIM卡号即填写你插入终端的手机卡号，可以如实填写，也可以保持13000000000 不变。心跳包是在终端串口外接设备没有数据包上传时为了保持TCP的链接而定时发送的数据。可以依需要设置为60-180秒之间，一般保持默认60 即可。填写完参数后点击“设置”按钮，在软件主界面的“状态信息”栏中可以看到设置成功的提示。 3.3花生壳软件设置（运行在数据服务器计算机上）
花生壳是一套完全免费的动态域名解析服务客户端软件。当您安装并注册该项服务，无论您在任何地点、任何时间、使用任何线路，均可利用这一服务建立拥有固定域名和最大自主权的互联网主机。“花生壳”支持的线路包括普通电话线、ISDN、ADSL、有线电视网络、双绞线到户的宽带网和其它任何能够提供互联网真实IP的接入服务线路，而无论连接获得的IP属于动态还是静态。对于使用动态IP接入的用户而言，您可以利用"花生壳"在办公室或家庭建立拥有固定域名的互联网主机。由于不受线路类型、主机存放地点的约束，所以您可以根据自己的需求选择合适的系统平台、数据库平台和站点运营模式，并由此获得最大限度的自主性。
3.3.1到 http：//www.oray.com/ 网站上注册一个护照名
3.3.2下载并安装 花生壳动态域名客户端。
3.3.3运行花生壳客户端软件，并用申请的护照名进行登录。登录后，就可以看到列表中 含有赠送的免费的域名
3.3.4点击域名管理，可以看到DNS服务器指向的IP地址。这个地址就是3.2.2.2里需要填入的“接入中心IP地址”。
3.4局域网路由器的配置
为了最大限度降低成本，我们可以用局域网里的计算机作为数据服务器。那样的话需要对局域网的路由器进行如下配置。（用专线的不需此项）
3.4.1登录路由器。TP-LINK系列路由器的默认管理地址为192.168.1.1，账号admin密码admin 登录到路由器的管理界面，点击路由器的转发规则—虚拟服务器—添加新条目。
3.4.2路由器参数设置
端口映射设置如下：服务端口号填写10000，IP地址填写内网服务器的IP地址192.168.1.100，协议设置为TCP，若对端口协议类型不了解可以设置选择为ALL，代表所有（包括TCP和UDP），状态必须设置为生效。常用服务端口号，是作为一种帮助提示的作用，不需要选择，然后单击保存。
3.5TCP转虚拟串口软件配置：（运行在数据服务器计算机上）VCOMM虚拟串口软件可以将TCP/IP连接、UDP、DP广播，映射成本机的虚拟COM口。安装VCOMM虚拟串口软件后，需要进行如下设置：
3.5.1VCOMM软件的工作模式。选择Client模式（默认）：对应的远程设备运行在Server模式，由VCOMM向设备发起连接。
3.5.2建立虚拟串口。点击菜单中的新增虚拟串口，可以对要添加的虚拟串口设备进行配置：
3.5.3配置虚拟串口：把3.3.4里获得的IP地址填入远程服务器IP地址中，远程服务器监听端口填入和前面文中一致的“10000”，串口号填入根据计算机“硬件”-“设备管理器”里比最大号大的序号。设置好后，VCOMM软件即主动发起连接。
3.5数据服务器软件设计。数据服务器的软件可采用任一种通用的组态软件，把虚拟串口作为真实串口一样，连接到MODBUS数据接口即可，然后在组态软件上设置界面，控制逻辑等即可。
4.结论
本系统通过GPRS DTU和花生壳动态域名及TCP转虚拟串口软件的运用，可以让局域网里的计算机访问远程智能终端，数据通过TCP/IP协议和MODBUS协议的双重校验检错，数据可靠性大大提高，误码率极低，是一种适合低成本要求的远距离数据传输应用系统。
参考文献：
[1]GPRS DTU使用手册 2012版
[2]Vcom3虚拟串口软件使用手册
[3]MCGS6.2组态软件用户手册 2004
[4]三维力控force control使用手册
[5]MODBUS协议中译本
[6]花生壳动态域名系统使用说明书
[7]阳宪惠 现场总线技术及其应用 1999第一版
作者简介：成璋（1970.11），男。就职于陕西大唐新能电力设计有限公司，现从事电力系统热工自动化控制系统的设计工作。
【关键词】GPRS DTU 花生壳 TCP转虚拟串口
在很多工程应用领域中，经常会需要在两地之间互传一些数据，比如企业的管理信息系统（MIS），DCS系统，小型测控系统，距离分散的仪表数据采集系统。随之而来的数据传输实现方法也有很多，而灵活方便，结构简单，成本低廉，使用维护方便，长期使用费用低一直是我们追求的目标。
本文介绍了一种基于GPRS和互联网的数据传输系统，这种传输系统不需要静态IP地址，可使用路由器在局域网里进行数据接收和发送。本设计不需要专门的ADSL线路，对网络速度要求低，可实现秒级的数据传输。本设计的长期运行费用只有一张手机卡的数据流量的包月费用，非常适合实时性要求不高的（秒级）远程数据传输。
1.总体设计方案
本设计以GPRS无线通信技术、嵌入式单片机技术和TCP/IP网络通信技术为核心，以MODBUS RTU通讯协议为数据协议，以循环冗余校验（CRC16）为检错控制方法，具有稳定性强，可靠性高、实时性好，应用性广，功能强大的特点。
系统的核心是部件是一台GPRS DTU，它和数据源通过标准串行接口RS232/RS485方式连接，数据源可以是RTU、PLC、DCS、工控机、仪表等任何一种有标准串行接口RS232/RS485的设备。GPRS DTU接收到数据后，把这些数据通过TCP/IP协议进行打包，发送到互联网的数据服务器上，接收端定期去互联网上的数据服务器去读取和存储数据。
数据接收端是一台能连接互联网的计算机，它不需要使用专线连接，可以是局域网里的任一台计算机。它从互联网的数据服务器上读取和存储数据，然后根据MODBUS协议进行数据解析。
数据经过两重CRC校验，一重是打包到TCP/IP时的TCP/IP自带的CRC32校验，第二重校验是数据本身带有的CRC16校验，所以数据有高度的可靠性。
2.硬件设计方案
2.1数据源
主要功能：提供遵守MODBUS协议的数据源。
数据源可以是具有MODBUS 接口的任何数据终端，可以是RTU、PLC、DCS、工控机、仪表等任一种设备。
2.2GPRS DTU
主要功能：实现数据透明传输功能。
GPRS DTU是一种利用公用运营商网络GPRS网络（又称G网）的无线数据终端，用来为用户提供无线长距离数据传输功能。它采用高性能的工业级8/16/32位通信处理器和工业级无线模块，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，提供RS232和RS485（或RS422）接口，可直接连接串口设备，来实现数据透明传输功能。
2.2.1性能指标
2.2.2天线及SIM卡安装
A、天线采用SMA阴头底座，从DTU机壳顶部锁住即可。
B、DTU的SIM卡从外壳背面的插槽中插入，SIM卡座插入插槽后需要卡紧，以防SIM未插入到位导致终端通信异常。然后用螺丝锁紧插槽外的挡板。目前在中国大陆地区的中国移动和中国联通的手机卡都可以使用。在其他国家或地区的GPRS网络的手机卡也可以使用。
2.3数据服务器
数据服务器可用安装有组态软件的工控机或办公用普通计算机组成。服务器需要安装动态域名映射用的花生壳软件，TCP转虚拟串口的V?C?O?M?M?虚?拟?串?口?软?件?，还有任一款常用的组态软件，如组态王，MCGS，三维力控都行。这样就可以实现和远程设备通讯了。
3.软件设计方案
3.1数据源的软件设计
数据源可以是自己开发的MCU系统，PLC，智能仪表，工控机等。现在以使用组态软件的工控机为例说明软件的配置。按所使用的数据情况配置设备地址，数据地址，数据类型，数量等。建议模拟量尽量用16位无符号二进制数，小数点在组态软件中约定处理。通讯接口配置成MODBUS RTU数据转发。通讯由数据服务器发起，数据源接到数据采集请求后向串口发送数据（串口为安装有GPRS DTU的串口）。串口类型根据GPRS DTU可以是RS232和RS485的，两个设备要一致。
3.2 GPRS DTU的软件配置
3.2.1 计算机串口设置
此计算机指用来配置计算机的串口参数。一般选波特率选择9600，校验位NONE，停止位1
3.2.2 GPRS DTU工作参数设置
3.2.2.1 工作串口参数设置
指GPRS DTU和数据源串口设置的参数。一般选波特率9600，校验位NONE，数据位8位，停止位1位
3.2.2.2 终端联网参数的设置
在“接入中心IP”处你可以填写服务器PC在公网上的IP。对于使用动态地址的填花生壳里动态域名指向的IP地址。关于花生壳下面有详细描述。接入中心端口可以保持默认的10000，接入中心协议选择TCP，GPRS拨号用户名和密码保持默认的空。对于APN名称，如果你插入终端的是中国移动的手机卡则填写CMNET，如果是中国联通的手机卡则填写UNINET。终端编号可以自己设置，是4个数字，一般从0001 开始编号，每台须不同。SIM卡号即填写你插入终端的手机卡号，可以如实填写，也可以保持13000000000 不变。心跳包是在终端串口外接设备没有数据包上传时为了保持TCP的链接而定时发送的数据。可以依需要设置为60-180秒之间，一般保持默认60 即可。填写完参数后点击“设置”按钮，在软件主界面的“状态信息”栏中可以看到设置成功的提示。 3.3花生壳软件设置（运行在数据服务器计算机上）
花生壳是一套完全免费的动态域名解析服务客户端软件。当您安装并注册该项服务，无论您在任何地点、任何时间、使用任何线路，均可利用这一服务建立拥有固定域名和最大自主权的互联网主机。“花生壳”支持的线路包括普通电话线、ISDN、ADSL、有线电视网络、双绞线到户的宽带网和其它任何能够提供互联网真实IP的接入服务线路，而无论连接获得的IP属于动态还是静态。对于使用动态IP接入的用户而言，您可以利用"花生壳"在办公室或家庭建立拥有固定域名的互联网主机。由于不受线路类型、主机存放地点的约束，所以您可以根据自己的需求选择合适的系统平台、数据库平台和站点运营模式，并由此获得最大限度的自主性。
3.3.1到 http：//www.oray.com/ 网站上注册一个护照名
3.3.2下载并安装 花生壳动态域名客户端。
3.3.3运行花生壳客户端软件，并用申请的护照名进行登录。登录后，就可以看到列表中 含有赠送的免费的域名
3.3.4点击域名管理，可以看到DNS服务器指向的IP地址。这个地址就是3.2.2.2里需要填入的“接入中心IP地址”。
3.4局域网路由器的配置
为了最大限度降低成本，我们可以用局域网里的计算机作为数据服务器。那样的话需要对局域网的路由器进行如下配置。（用专线的不需此项）
3.4.1登录路由器。TP-LINK系列路由器的默认管理地址为192.168.1.1，账号admin密码admin 登录到路由器的管理界面，点击路由器的转发规则—虚拟服务器—添加新条目。
3.4.2路由器参数设置
端口映射设置如下：服务端口号填写10000，IP地址填写内网服务器的IP地址192.168.1.100，协议设置为TCP，若对端口协议类型不了解可以设置选择为ALL，代表所有（包括TCP和UDP），状态必须设置为生效。常用服务端口号，是作为一种帮助提示的作用，不需要选择，然后单击保存。
3.5TCP转虚拟串口软件配置：（运行在数据服务器计算机上）VCOMM虚拟串口软件可以将TCP/IP连接、UDP、DP广播，映射成本机的虚拟COM口。安装VCOMM虚拟串口软件后，需要进行如下设置：
3.5.1VCOMM软件的工作模式。选择Client模式（默认）：对应的远程设备运行在Server模式，由VCOMM向设备发起连接。
3.5.2建立虚拟串口。点击菜单中的新增虚拟串口，可以对要添加的虚拟串口设备进行配置：
3.5.3配置虚拟串口：把3.3.4里获得的IP地址填入远程服务器IP地址中，远程服务器监听端口填入和前面文中一致的“10000”，串口号填入根据计算机“硬件”-“设备管理器”里比最大号大的序号。设置好后，VCOMM软件即主动发起连接。
3.5数据服务器软件设计。数据服务器的软件可采用任一种通用的组态软件，把虚拟串口作为真实串口一样，连接到MODBUS数据接口即可，然后在组态软件上设置界面，控制逻辑等即可。
4.结论
本系统通过GPRS DTU和花生壳动态域名及TCP转虚拟串口软件的运用，可以让局域网里的计算机访问远程智能终端，数据通过TCP/IP协议和MODBUS协议的双重校验检错，数据可靠性大大提高，误码率极低，是一种适合低成本要求的远距离数据传输应用系统。
参考文献：
[1]GPRS DTU使用手册 2012版
[2]Vcom3虚拟串口软件使用手册
[3]MCGS6.2组态软件用户手册 2004
[4]三维力控force control使用手册
[5]MODBUS协议中译本
[6]花生壳动态域名系统使用说明书
[7]阳宪惠 现场总线技术及其应用 1999第一版
作者简介：成璋（1970.11），男。就职于陕西大唐新能电力设计有限公司，现从事电力系统热工自动化控制系统的设计工作。