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时间:2019-11-15
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1、基于WirelessHART协议的工业无线监控节点设计白夫文,尹长川(北京邮电大学信息与通信工程学院,北京100876)摘要:木文设计了一种无线监控节点。该节点采用WirelessHART协议,具有低功耗、高可靠性的特点,主要应用于工业现场数据采集,并将数据通过无线监控节点组成的MESH网络发送到监控网关。节点山MSP430系列低功耗单片机做主控单元,M2510模块做无线组网和数据收发单元。本文给出了该无线监控节点的硬件实现和程序设计流程。关键词:无线通信技术;无线监控节点;MSP430;WirelessHART中图分类号:TN92DesignofIndustria
2、lWirelessMonitoringNodeBasedonWirelessHARTBAIFuwen,YINChangchuan(SchoolofInformationandCommunicationEngineering,BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing100876)Abstract:Inthispaper,wedesignaWirelessMonitoringNodebasedonWirelessHART.Withitslowpowerconsumptionandhighreliabili
3、ty,itisMainlyusedinindustrialfieldacquisitionwhereaWirelessHARTMESHnetworkisbuiltandallnodessendfielddatatoacentralgateway.AlowpowerMSP430MCUisusedascontrolunitandM2510aswirelessnetworkinganddatatransceiverunit.Westartfromputtingforwardaoverallschemeofthenode,thenpresentthewirelessmoni
4、toringnodehardwarerealizationanditsprogramflow・Keywords:WirelessCommunicationTechnology;WirelessMonitoringNode;MSP430;WirelessHART0引言传统的工业监控设备采用冇线信号传输方式,采用有线的传输方式在工业现场暴露出许多弊端,如组网不够灵活、成木高、布线受工业现场环境影响严重等。随着短距离无线通信技术的发展和口渐成熟,工业现场设备也由有线传输方式发展到无线方式。WirelessHART协议由美国Rosement公司的HART协议发展而来,用于满
5、足工业现场监控设备应用屮可靠、稳定和安全的无线通信的关键要求。WirelessHART协议通过使用TDMA和跳频技术来控制网络设备间的通信山。同时,采用设备描述的方法描述现场设备的变量、命令集和操作方法等仪表外部特征,极大增强了设备间的互操作性。由于采用了深度唾眠和功耗优化,WirelessHART现场设备通信模块功耗极低,即使采用电池供电也可工作数年,极大的扩展了现场设备的应用范围和使用寿命。本设计采用MSP430系列低功耗单片机⑵和DustNetworks公司的SmartMeshIA510系列无线通信模块M2510m给出了一种低功耗的现场监控设备的实现。该方案具
6、有功耗极低、独立于传感器等现场监控设备,却又易于嵌入的特点,广泛适用于工业现场监控设备。作者简介:白夫文(1987—),男,北京邮电大学在读研究生,主要研究方向:无线通信系统与网络通信联系人:尹长川(1968-)»男,教授,主要研究方向:无线通信系统与网络・E-mail:ccyin@b叩t.edu.cn401无线监控节点总体方案与结构近年來,短距离无线通信技术发展迅速⑷,如红外(InfraredRed)>蓝牙、UWB、Wi-FiZigBee等。红外技术通信传输速率高但是距离短、角度小,并且无法实现点对多点的连接;蓝牙技术克服了点对多点的连接限制,但其最大支持的连接节
7、点数仍然很小,不能满足大规模组网的要求;UWB技术和Wi-Fi技术对功耗的要求都和对较高;ZigBee技术⑸综合平衡45了网络容量、节点功耗和通信距离三者,具有较广泛的应用前景,但在工业监控领域中可靠、稳定和安全方面还存在一些问题。WirelessHART协议的诞生之初就是为满足流程工业中可靠、稳定和安全的无线通信。WirelessHART协议具冇优秀的可用性和继承性,能与原有仪表和控制系统完全兼容,任何基于HART的设备都可以保留,并继续使用⑹。每个WirelessHART网络主要山三个部5()分组成:现场无线设备、厂级网关和用于配置、管理、监控和调度的网管软
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