基于Zigbee的无线通讯自组网模块的设计与实现

摘要

随着工业现场本身的变革，对于工控设备网络连接的方式提出了越来越多的灵活性要求,同时有线物理介质针对许多工业及过程控制环境下的对象，如移动对象、旋转对象、危险环境对象、非固定对象等，难以连接。论文分析了工业现场总线的需求，提出了将基于Zigbee的无线网络通讯技术引入小型工业控制网络的方案。
　　 论文以传感监控领域无线通讯应用为设计目标，在分析Zigbee以及IEEE802.15.4两种协议的基础上，设计开发了无线通讯自组网模块。该模块可以通过连接西门子可编程控制器的方式，从而应用到需要无线通讯的各种相关领域。
　　 论文采用来自意法半导体公司的射频器件，开发了基于Zigbee的无线通讯自组网模块。硬件主要由SN260无线通讯子板和STM32微控制器子板组成。通过使用该模块，在一定的物理空间范围内，用户可以很容易地组建一个Zigbee网状网络。由于论文所设计的自组网模块采用了多对一路由，以及源路由技术，因此该网络可以实现并维护一个多对多，具有路由冗余的全连接系统，以实现轻松安全地发送信息或者接受控制命令的目标。论文所设计的无线模块，考虑了路由方案、路由备份、路由维护、实际网络负载与无线网络拓扑结构等各方面的关系，同时经过了无线通讯中射频通讯的信号强度、组网速度等测试，并结合具体市场需求，进行实用性优化。
　　 论文研究工作的成果及意义在于，论文设计的基于Zigbee的无线通讯自组网模块可以部分取代原有的有线现场总线，可在复杂苛刻的环境下灵活组建无线对等网络完成设备间通讯协调工作，同时满足工业现场总线分散化、网络化、智能化的要求。