淺談無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)發(fā)方案

　　2.3 網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)設計

　　終端節點(diǎn)處理完智能儀表和二次儀表的相關(guān)數據之后，通過(guò)發(fā)送模塊發(fā)送數據，網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)負責接收所有終端節點(diǎn)發(fā)過(guò)來(lái)的數據，再把數據傳送給上位機中，上位機的監控軟件（如組態(tài)軟件）對這些數據進(jìn)行進(jìn)一步的處理。這里有一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題就是網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)與上位機的可靠性通信問(wèn)題。一般使用成熟的現場(chǎng)總線(xiàn)模式來(lái)實(shí)現網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)與電腦之間的通信，如Modbus總線(xiàn)協(xié)議。網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)及其相關(guān)模塊如圖7所示。

　　2.3.1 Modbus現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議設計

　　Modbus 協(xié)議是應用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言。通過(guò)此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò )（例如以太網(wǎng)）和其它設備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標準。有了它，不同廠(chǎng)商生產(chǎn)的控制設備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò )，進(jìn)行集中監控。此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認識使用的消息結構，而不管它們是經(jīng)過(guò)何種網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通信的。它描述了一控制器請求訪(fǎng)問(wèn)其它設備的過(guò)程，如何回應來(lái)自其它設備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內容的公共格式。

　　當在一Modbus網(wǎng)絡(luò )上通信時(shí)，此協(xié)議決定了每個(gè)控制器須要知道它們的設備地址，識別按地址發(fā)來(lái)的消息，決定要產(chǎn)生何種行動(dòng)。如果需要回應，控制器將生成反饋信息并用Modbus協(xié)議發(fā)出。在其它網(wǎng)絡(luò )上，包含了Modbus協(xié)議的消息轉換為在此網(wǎng)絡(luò )上使用的幀或包結構。這種轉換也擴展了根據具體的網(wǎng)絡(luò )解決節地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。

　當在一Modbus網(wǎng)絡(luò )上通信時(shí)，此協(xié)議決定了每個(gè)控制器需要知道它們的設備地址，識別按地址發(fā)來(lái)的消息，決定要產(chǎn)生何種行動(dòng)。在其他網(wǎng)絡(luò )上，包含了Modbus協(xié)議的消息轉換為在此網(wǎng)絡(luò )上使用的幀或包結構。這種轉換也擴展了根據具體的網(wǎng)絡(luò )解決節地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。

　　Modbus協(xié)議主要分為ASCII和RTU兩種。本文采用RTU的方式，其信息幀格式如表1所示。

　　當控制器設為在Modbus網(wǎng)絡(luò )上以遠程終端單元模式通信時(shí)，在消息中的每個(gè)8 bit的字節包含2個(gè)4 bit的十六進(jìn)制字符。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：在同樣的波特率下，可比ASCII方式傳送更多的數據。

　　代碼系統：8位二進(jìn)制，十六進(jìn)制數0…9,A…F.

　　消息中的每個(gè)8位域都是由2個(gè)十六進(jìn)制字符組成。

　　每個(gè)字節的位：1個(gè)起始位；8個(gè)數據位，最小的有效位先發(fā)送；1個(gè)奇偶校驗位；1個(gè)停止位，2個(gè)bit;錯誤檢測域；CRC（循環(huán)冗長(cháng)檢測）。

　　2.3.2 組態(tài)軟件設計

　　組態(tài)軟件是指一些數據采集與過(guò)程控制的專(zhuān)用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統監控層一級的軟件平臺和開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶(hù)提供快速構建工業(yè)自動(dòng)控制系統監控功能的、通用層次的軟件工具。

　　三維力控組態(tài)軟件是國產(chǎn)監控組態(tài)軟件唯一的完整的冗余與熱備體系設計，完整的分布式網(wǎng)絡(luò )結構；支持控制設備冗余、多重網(wǎng)絡(luò )冗余，多客戶(hù)端冗余、冗余的主從站都可以操作；人機監控圖形界面與過(guò)程數據處理分離，內置獨立的實(shí)時(shí)歷史數據庫。

　　方便、靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境，提供各種工程、畫(huà)面模板、可嵌入各種格式的圖片，方便畫(huà)面制作，大大降低了組態(tài)開(kāi)發(fā)的工作量。

　　高性能實(shí)時(shí)、歷史數據庫，快速訪(fǎng)問(wèn)接口在數據庫4萬(wàn)點(diǎn)數據負荷時(shí)，訪(fǎng)問(wèn)吞吐量可達到20 000次/s.

　　強大的分布式報警、事件處理能力，支持報警、事件網(wǎng)絡(luò )數據斷線(xiàn)存儲，恢復功能；支持操作圖元對象的多個(gè)圖層，通過(guò)腳本可靈活控制各圖層的顯示與隱藏；強大的ACTIVEX控件對象容器，定義了全新的容器接口集，增加了通過(guò)腳本對容器對象的直接操作功能，通過(guò)腳本可調用對象的方法、屬性。

　　全新的、靈活的報表設計工具提供豐富的報表操作函數集、支持復雜腳本控制，包括：腳本調用和事件腳本，可以提供報表設計器，可以設計多套報表模板。

　　支持控制設備冗余、控制網(wǎng)絡(luò )冗余、監控服務(wù)器冗余、監控網(wǎng)絡(luò )冗余、監控客戶(hù)端冗余等多種系統冗余方式。全新的高性能實(shí)時(shí)、歷史數據庫。

　　3 實(shí)驗結果

　　以溫度監測系統為例，本文采用上面提到的方案開(kāi)發(fā)了一套如圖1所示工業(yè)用的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )，其實(shí)驗結果如圖8和圖9所示。

　　本文重點(diǎn)介紹了工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )部分的實(shí)現。在已經(jīng)實(shí)現工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )和節點(diǎn)間雙向通信的前提下，很容易實(shí)現對工業(yè)設備的無(wú)線(xiàn)控制控制，包括繼電器、I/O、開(kāi)關(guān)控制、電機控制，只需要在軟件和硬件上進(jìn)行一些小的擴展就可以了。