ZigBee在监控系统中的应用

前言

随着工业现场控制和自动化技术的不断进步，无论是基于集散控制结构，还是基于现场总线技术的监控系统，其信号传输方式都为有线传输，即通过线缆把各类传感器和执行机构等连接起来，由于布线复杂，使得系统的可靠性和抗干扰性能有所降低，增加了后期维护的难度，而采用无线的方式可以有效地避免这些问题。

一、 ZigBee简介

ZigBee技术作为一种新兴的无线通信技术，与蓝牙和WIFI相比，具有距离短、复杂度低、功耗低、数据速率低、成本低和自组网等特点，适合于自动控制领域的传感器和执行机构等设备的联网，ZigBee是一组基于IEEE802.15 .4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的技术标准。协议栈基于开放互连标准OSI 7层模型，由应用层、应用接口、网络层、数据链路层和物理层组成。网络层以上的协议由ZigBee联盟负责制定，IEEE制定物理层和链路层标准，其结构图如图1所示。

IEE E8 02 .15 .4在物理层(PHY)定义了两个标准，分别是2. 4 GHz物理层和868 / 915 MHz物理层。各频段可使用的信道分别有16个、10个或1个，各自提供250kb/s,40kb/s和20kb/s的传输速率，物理层在各个频段皆采用直接序列扩频技术;IEEE802.15 .4的MAC子层协议对应于OSI模型中数据链路层中的MAC子层，采用了CSMA-CA的碰撞避免机制，其功能包括设备间无线链路的建立、维护和断开、确认模式的帧传送与接收、信道接人与控制、帧校验与快速自动请求重发、预留时隙管理以及广播信息管理等。该层定义了广播帧、数据帧、确认帧和MAC命令帧等4种帧类型。网络层主要负责网络机制的建立与管理，实现自我组态与自我修复功能，实现节点加人或离开网络、接收或抛弃节点以及路由查找和传送数据等功能，支持多种路由算法和多种网络拓扑结构。应用接口层则是把不同的应用映射到ZigBee网络上，主要包括安全属性设置和多个业务数据流的汇聚等功能。

二、泓格ZigBee产品

泓格公司在ZigBee大概分成3类，能够满足客户ZigBee各种网络要求，如下表所示：

中继器
ZB-2510	ZigBee中继器【100米】
ZB-2510P	ZigBee中继器【700米】
转换器
ZB-2550	RS-232/RS-485到ZigBee转换模块(主)【100米】
ZB-2551	RS-232/RS-485到ZigBee转换模块(从) 【100米】
ZB-2550P	RS-232/RS-485到ZigBee转换模块(主)【700米】
ZB-2551P	RS-232/RS-485到ZigBee转换模块(从) 【700米】
ZB-2570	RS-232/RS-485/Ethernet到ZigBee转换模块(主)【100米】
ZB-2571	RS-232/RS-485/Ethernet到ZigBee转换模块(从)【100米】
ZB-2570P	RS-232/RS-485/Ethernet到ZigBee转换模块(主)【700米】
ZB-2571P	RS-232/RS-485/Ethernet到ZigBee转换模块(从)【700米】
IO模块
ZB-2015	6路RTD输入模块
ZB-2017	8路模拟量输入模块
ZB-2017C	8路电流输入模块
ZB-2018	8路热电偶输入模块
ZB-2024	4路模拟量输出模块
ZB-2026	2路电压信号输出，4路模拟量输入、2路数字量输出模块
ZB-2042	16路隔离DO
ZB-2043	4路PhotoMos继电器DO、4路OC门DO
ZB-2052	16路隔离DI
ZB-2053	8路隔离DI(16位计数器)
ZB-2060	6路隔离DI、4路继电器DO