1、引言

工業無線遙控系統可以將操作者或者機器的控制指令進行數字化處理后，由發射系統傳給遠方的接收系統，再經解碼轉換為控制指令實現對各種機械設備的控制，同時要求在強磁場，強電場及無線電信號復雜環境下的工業環境抗干擾能力。工業無線電技術是現代數字通信技術與傳統無線電通信相結合的綜合技術系統。

在實際工業現場中尤其是移動型設備與成套裝備，如果采用無線遙控系統，操作人員只需要攜帶輕巧的發射系統，自由走動并選擇最佳(安全)視覺位置進行操作，消除了以往由于視線不清，環境惡劣或指揮不當等因素造成的事故隱患，保證了安全操作，各項操作可由一個人承擔，無需他人指揮，節省了人力資源，操作人員獨立判斷，操作的準確性，連貫性比以往得到顯著提高，從而大幅度提高了生產效率。

2、系統設計

無線遙控系統構成可分成發射系統和接受系統，我們把發射系統做成發射端，接收系統做成接收端，通過無線數傳模塊進行數據的傳輸通信。

把現場控制的各種按鈕和搖桿設計在遙控系統的發射端上，這樣遠程操作發射端就可以控制現場設備的運行，按下發射端控制面板上的操作按鈕，單片機檢測到后就啟動相應串口發射程序，由無線數傳模塊發射數據，接收端控制現場設備運行，由無線數傳模塊，plc和現場設備組成，當無線數傳模塊接收到發射端傳來的數據后，使用自由端口方式通信，就可以啟動相應的plc控制程序，控制現場設備的運行動作。

2.1 單片機發射端設計

發射端總體設計我們采用如圖1所示的結構。

圖1 發射端硬件構成圖

單片機模塊采用的是xc164單片機，xc164單片機是英飛凌16位微控制器產品，其優異的結構，高效的指令集，以及不斷擴充更新的產品線，使其廣泛應用于汽車電子，工業控制和信息技術領域，該系列單片機具有豐富的接口模式，如14通道10位ad變換器，同步/異步串行通道usart，高速同步串行通道spi，can模塊，79個io引腳等，并可與各種設備組成通訊網絡。同時，該系列單片機適應于惡劣的工業環境，工業溫度可在-40～125℃。針對我們的發射器的功能，同時，使該遙控器具有工作性能穩定和易于進行功能擴展的優點。考慮到工業應用的現場環境。

項目設計是采用如下方式：例如，當按下開關按鈕(如啟動，停止等，不同的控制系統有不同的功能按鈕)時，單片機檢測到其端口電位變化后，啟動其相應的程序，然后通過串口向無線數傳模塊發送相應的數據。如單片機按鈕輸入程序處理編程可采用圖2所示程序流程圖。

圖2 無線發射程序流程圖

2.2 plc自由口接收端設計

接收端總體設計采用如下圖3所示結構。

圖3 接收端硬件構成圖

現場運行設備采用plc控制，編寫plc程序可以控制設備的各種運行方式，采用西門子的s7-200具有一個或兩個rs-485標準接口，因此可以直接采用無線數傳模塊與plc的rs-485接口連接，接收端模塊接收到數據后，plc啟動相應的中斷程序，開始進行運行相應的控制程序。

s7-200系列plc的通訊端口支持多種通訊協議，此處可以采用的有兩種。一種是西門子的ppi主-從協議，利用這種協議主站可以直接對從站，即控制系統中的plc， 發出指令，控制從站的各端口及功能。這種方式plc的編程簡單，不需要對原有從站程序進行修改。但是ppi協議不是一個公開的協議，在文獻4中提到了一種通過串口偵聽獲取ppi協議從而利用主站編程控制從站的方式。另外一種通訊模式是自由口模式，利用自定義的plc程序控制s7-200 cpu的通訊端口，使用用戶自己定義的通訊協議來實現與外界的通訊。這種模式支持ascii和二進制協議。自由口模式使用簡單、靈活，但需要對plc進行專門的編程。因為無線遙控所需數據量不大，通過比較，選擇了自由口通訊模式，以ascii碼的形式在手持操作器和plc之間傳遞命令和反饋信息。在plc內編寫了專門的無線控制程序，實現無線控制狀態下的數據通信及對機械手的控制。我們采用s7-200的自由口通信，使用自由口通信用戶可以自定義的通信協議與所用的智能設備通信。

采用自由口通信協議后，接收端接收到數據，通過無線數傳模塊傳送到plc中，啟動相應程序，其程序編制采用圖4所示流程圖。

圖4 plc接收流程圖

2.3 無線數傳模塊

(1) zf02系列無線數傳模塊：發射端和接收端使用無線數傳模塊進行數據通信，市場上的無線數傳模塊的種類很多，根據實際需要，我們直接采用上海兆富通信技術有限公司生產的zf02系列無線數傳模塊，其主要特點：載波頻率：433mhz，450mhz，470mhz，868mhz；多種可選的通訊接口：rs-232，ttl，rs-485；傳輸速率：1200，2400，4800，9600，19200，38400bps；收發一體，半雙工工作模式。zf02非常適用于項目設計的無線遙控系統。其外形如圖5所示。

圖5 接口與尺寸

(2) 無線數傳模塊三種通信接口模式：ttl電平的串行通信接口，可以直接與單片機芯片串行管腳相連；標準的rs232接口和標準的rs485接口，其中標準的rs232接口和標準的rs485接口通過跳線進行切換，西門子s7-200系列有一個或兩個rs485標準接口，可以直接與無線數傳模塊的485接口連接。

3、結束語

本系統設計是通用性設計，針對具體設備可以具體設計，修改發射端相應的輸入功能按鈕或者搖桿，同時修改單片機系統和plc系統的軟件程序，使其達到了符合現場設備的操作功能要求。