CN2929853Y - 现场级Zigbee无线抄表器 - Google Patents

Abstract

本实用新型请求保护一种现场级Zigbee无线抄表器，涉及工业现场控制领域。本实用新型中微处理器作为中央控制处理器，通过异步串行通信接口与Zigbee模块连接，Zigbee通信模块具有自动组网和路由功能。Zigbee抄表器只需进入Zigbee无线网状网络覆盖的有效区域内，依靠网络中的路由路径完成对网络中各个工业现场设备的数据采集及无线控制，提供了一种入网快速，灵活方便，通信安全可靠，便于携带的Zigbee抄表器。

Description

现场级Zigbee无线抄表器

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术、自动控制技术与数据采集技术，具体涉及一种基于Zigbee(紫峰)技术的工业现场控制。

技术背景

工业现场设备的工作环境复杂多变，特别是一些工业环境禁止使用电缆(如超净或真空封闭的房间)或者很难使用电缆来传送数据不适于布线的强腐蚀恶劣环境，这时采用无线抄表器来对现场设备进行数据采集与参数设置具有性能稳定、移动性强、组网灵活等优势。然而，目前无线抄表器采用的无线通信技术(例如蓝牙、802.11等)主要是点对点或点对多点的通信方式，数据的无线传输没有路由功能，这极大地局限了无线抄表的有效范围和可靠性。Zigbee无线通信技术是专门为工业自动化而设计的，使用了抗干扰能力极强的直序扩频和动态路由数据传输等通信方式，因而比较适合工业现场环境，能有效地扩大抄表器的有效工作范围和提高数据传输的安全性、可靠性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种性价比高，组网灵活，通信效果好，软件升级方便，显示的数据容量大，适用于工业现场，方便携带的Zigbee抄表器。该抄表器可有效扩大抄表的有效范围，抄表器只需进入Zigbee无线网状网络覆盖的有效区域内，依靠网络中的路由路径完成对网络中整个工业现场设备的数据采集及无线控制。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该Zigbee抄表器采用微控制器作为中央控制处理器，闪存FLASH和随机存储器RAM通过各自的数据总线、地址总线及控制总线连接微处理器，键盘接口的输出接口连接微处理器输入接口，液晶显示模块连接微处理器输出接口，Zigbee通信模块的两个异步串行通信接口分别与微处理器的串行通信接口相连，它们之间的通信为串行通信模式，完成处理器与Zigbee通信模块的数据交换功能。

Zigbee通信模块具有自动组网和路由功能，Zigbee通信模块可自动组成Mesh结构的网络，只要Zigbee抄表器进入网络的有效覆盖区内，即可通过Mesh结构网络的路由路径完成对覆盖区内工业现场控制器的数据采集和无线控制。

本实用新型的有益效果是：提供了一种入网快速，灵活方便，通信安全可靠，便于携带，抄表工作范围广，数据传输安全可靠的无线抄表器。

具体实施方式

本实用新型的原理结构如图1所示，主要包括微处理器、Zigbee通信模块、液晶显示模块、键盘接口电路、FLASH、EEPROM和RAM。微控制器作为中央控制处理器，FLASH、EEPROM和RAM存储器通过各自的数据总线、地址总线和控制总线连接微处理器相应输入/输出端口，在读写控制信号/RD、/WR的控制下进行数据的存取。FLASH存储器主要用于存储程序代码，EEPROM存储器用于存放汉字字库以供显示汉字，RAM存储器主要用于暂时存储工业现场采集的临时数据。键盘接口部分通过键盘I/O口连接微处理器输入接口，液晶显示模块在读写控制信号/RD、/WR以及控制线的控制下通过数据总线连接微处理器输出接口，Zigbee通信模块的两个异步串行通信接口TXD、RXD分别与微处理器的串口相连，它们之间采用串行通信模式，完成处理器与Zigbee通信模块的数据交换功能。

液晶显示模块在读写控制信号/RD、/WR以及控制线的控制下通过数据总线连接微处理器输出接口，实现显示数据的输出。液晶显示提供一个交互式图形用户界面给现场操作人员，通过调用RAM存储器中存储的采集到的工业现场的各种数据，可以直观地了解现场工业设备的各项参数，并且通过EEPROM存储器存储的汉字字库，可实现显示菜单的汉字显示。键盘通过键盘接口电路连接微处理器，在键盘上输入各种命令，可以实现各级菜单的翻阅、现场设备参数的设定和修改、控制指令的发出等功能。

Zigbee模块是实现数据无线发送和接收的终端，它通过串口与微处理器通信。该Zigbee抄表器采用的是具有自动组网、自动路由功能的Zigbee模块，该模块的硬件接口方式为异步串口通信，软件接口方式是一系列通信命令格式。将模块的串口与微处理器的串口进行硬件交叉互连后，可使用配置命令对Zigbee模块的各种关键属性(例如：无线收发频段，功率等)进行配置，属性设置完成后可以利用通信命令将需要发送的数据包含在命令中，遵循串口通信协议，将需发送的数据传送给Zigbee通信模块，Zigbee通信模块接收到包含有数据的通信命令后从中取出数据并以无线电磁波的形式发送出去，接收数据的过程与此相反。

现场级Zigbee抄表器与Zigbee工业现场通信模块配合使用，可实现对工业现场各种设备的无线数据采集和控制。Zigbee工业现场通信模块具有与各种现场设备的标准接口，同时具备自动组网、自动路由的功能。在工业现场，将Zigbee工业现场通信模块与各种工业现场设备(例如：工业现场阀门***、温度变送器等)联接起来，形成多个Zigbee终端节点设备，现场设备将各种参数和控制信息通过Zigbee工业现场通信模块以无线的形式进行收发。这些Zigbee终端节点设备会自动的搜寻自己周围的Zigbee设备并建立连接，渐渐地组成一个网状结构(Mesh)的Zigbee无线通信网络。Zigbee抄表器进入这个已经形成的Zigbee无线通信网络，通过鉴权和认证后加入到该网络成为其中的一个节点。现场级Zigbee抄表器依托网状结构(Mesh)的网络，路由查找网络中每一个Zigbee现场设备，通过Zigbee通信模块实现数据的收发，获得相关的设备类型和参数并保存到存储器RAM中，由微处理器控制将上述采集到的设备类型和参数通过译码电路译码送入液晶显示屏显示，操作人员通过控制键盘发送控制命令，实现对工业现场设备的控制，Zigbee通信模块同时具有与上位计算机通信的功能，Zigbee抄表器采集到的现场数据通过Zigbee通信模块上传到Zigbee接入点，Zigbee接入点再将数据通过以太网络传送到上位监控机，这样可实现对工业现场的远程控制。

该Zigbee抄表器能广泛应用于工业现场的设备控制，能有效扩大工作范围，并能可靠、准确地实现数据传输。

Claims (4)

1、一种现场级Zigbee无线抄表器，微处理器作为中央控制处理器，随机存储器FLASH和存储器RAM、EPROM通过各自的数据总线、地址总线和控制总线连接微处理器输入/输出接口，键盘接口连接微处理器输入接口，液晶显示模块连接微处理器数据输出接口，其特征在于，Zigbee模块的异步串行通信接口与微处理器的串口相连，完成微处理器与Zigbee通信模块之间的数据交换。

2、根据权利要求1所述的现场级Zigbee无线抄表器，其特征在于，Zigbee通信模块具有自动组网和路由功能，自动组成Mesh结构网络。

3、根据权利要求1所述的现场级Zigbee无线抄表器，其特征在于，随机存储器FLASH存储程序代码，存储器RAM存储采集的数据，EPROM存储汉字字库。

4、根据权利要求2所述的现场级Zigbee无线抄表器，其特征在于，该Zigbee抄表器通过Mesh结构网络的路由路径完成数据采集和无线控制。

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