基于ZigBee 的工控网数据采集传输系统设计[J].pdf

化工自动化及仪表, 2010, 37 ( 4) : 81~85

研究与应用 Control and Instrum ents in Chem ica l Industry
基于 Z igBee的工控网数据采集传输系统设计
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朱斌,唐勇,谭勇,夏锴
( 1. 长江师范学院物理学与电子工程学院,重庆 408100; 2. 西南交通大学电气工程学院,成都 610031;
3. 中国核工业建峰化工总厂,重庆 408002)
摘要: 介绍 ZigB ee技术和无线数据采集传输系统的拓扑结构,在深入分析 ZigBee协议和工业控制网络结
构的基础上,结合实际应用环境的特点,提出 ZigBee无线终端设备接入工业控制网络的协议模型。采用基于 Zig2
B 2420芯片,探讨 ZigB ee无线终端和 ZigBee无线网关的设计实现方法。测试结果表明,系统运行稳
定、可靠。
关键词: ZigBee;工业控制网络;数据采集;协议模型; CC2420
中图分类号: TN92 文献标识码: A 文章编号: 100023932 ( 2010) 0420081205
1 引言传感器节点由数据采集模块、数据处理和控制模块、
[ 4]
随着制约以太网进入工业控制网络的确定性、通信模块和电源模块组成,节点在网络中负责完成
[ 5]
稳定性和可靠性等一系列难题的解决,使得工业以数据的采集、数据收发和数据转发。在 ZigBee无线
[1 ]
太网逐渐成为当前工业控制网络发展的首选。但传感器网络中,节点分三种类型:主节点、路由节点以
基于 TCP / IP协议的工业以太网在组网时仍需要布及终端节点。主节点即协调器,是网络的核心。Zig2
线,而且在工业现场,布线在某些场合下可能会受到 Bee协议规定[ 6] : 只有当前还没有加入网络且具有
限制。为了解决工业环境及过程控制环境下的移动 ZigBee协调器功能的设备才可以建立新的网络。因
对象、高速旋转对象和危险环境对象的监测与控制, 此,主节点的功能主要是建立一个网络并下发地址。
可以运用无线通信技术来完成现场数据的采集、传
路由节点是网络中的无线收发器,负责邻近节点数据
ZigBee
输和对现场设备的控制。技术以其低功耗、的转发和维护网内路径。终端节点是网络中最底层
低成本、架构简单、体积小等特点,正好满足工业现
的节点,负责传感器输出信息的采集、转换和发送。
场的这一需求。将 ZigBee无线通信技术应用于工
相应地, ZigBee无线传感器网络支持三种设备类型:
业控制系统,工业控制网络就将在现场总线体系结
协调器( ZC, ZigBee Coo rdinator)、路由器(ZR, ZigBee
构的基础上兼有无线通信的优点。①
Rou ter)和终端设备(ZED, ZigBee End Device) ,其中,
2 Z igBee技术
终端设备属于精简功能设备(RFD, Reduced Function
2. 1 Z igBee概述
Device, RFD) , 协调器和路由器属于全功能设备
ZigBee是以 IEEE802. 15. 4 无线标准为基础开
( FFD,