工业仪表无线数据采集系统的设计与实现

郑霞明，金则群，马俐霞

1.杭州贤沃科技有限公司，浙江杭州 310021 2.华立仪表集团股份有限公司，浙江杭州 310021

工业仪表无线数据采集系统的设计与实现

郑霞明1，金则群1，马俐霞2

1.杭州贤沃科技有限公司，浙江杭州 310021 2.华立仪表集团股份有限公司，浙江杭州 310021

工业仪表的有效应用，为实现标准、精确的工业操作提供了有利条件，其数据传输有助于降低工业生产成本。而促使工业仪表有效应用的关键是其数据采集系统的合理运用。基于此，本文重点分析工业仪表无线数据采集系统的设计与实现，希望对优化工业仪表有所作用。

工业仪表；无线数据采集系统；设计与实现

0 引言

随着科技的蓬勃发展，使得工业生产中所应用的嵌入式技术及通信技术有很大进步，促进工业现场仪表仪器向无线化、自动化方向迈进。ZigBee技术作为众多近距离无线通信技术中比较适合应用于工业生产中的一种先进技术，将其科学、合理地运用到工业仪表无线数据采集系统中，则可以提高系统的稳定性、安全性、高效性，为促进工业生产良好运行创造条件。

1 基于ZigBee技术的工业仪表无线数据采集系统的设计

1.1 系统总体结构设计

工业仪表无线数据采集系统主要由两部分组成，即数据采集端和数据管理中心（如图1）。为了可以优化设计工业仪表无线数据采集系统，在结构设计时应注意合理利用ZigBee技术分别设计数据采集端和数据管理中心。

数据采集端主要是通过端口来进行工业生产相关数据采集。为了确保数据采集端可以相对全面、准确地采集数据，利用ZigBee技术来进行设计时，应注意设计多个采集接口，并保证各接口是串联的，如此可以使各接口与工业现场仪器有效连接，可以使数据采集端能够及时、准确地采集工业现场仪器的相关数据，最后通过ZigBee网络将数据发送到ZigBee协调器上，为后续处理和应用数据做铺垫。

数据管理中心的构建是为了对所采集的工业现场仪器的相关数据进行管理，其中包括数据的整理、分析、存储，为使数据可以随时有效应用创造条件。利用ZigBee技术来进行数据管理中心的设计，则需要将ZigBee无线网络协调器与计算机串联口相连接。同时，设计人员还需要根据数据特性来合理规划设计数据管理模块，保证其在无线通信支持下可以有效应用。在此基础上安装数据库、监控软件等相关软件，如此整个数据管理中心在ZigBee技术的支持下，可以开展数据处理、整理、分析、存储等工作。

1.2 数据采集端的具体设计分析

1）硬件设计。

对系统数据采集端硬件进行设计，主要注意加强以下几部分的设计。

（1）ZigBee协调器硬件设计。

系统数据采集端中所应用的ZigBee协调器，可以保证数据采集顺利进行。主要是ZigBee协调器可以建立ZigBee网络、发送网络信号、接收节点处发出的信息、管理网络节点等工作，促使数据采集端可以快速的、准确的采集数据。由于ZigBee协调器是由无线通信、串口通信、电源、液晶显示、按键输入这五部分组成的，所以在具体设计时应当根据ZigBee技术的特点及ZigBee网络接口要求，合理设置无线通信、优化调节串口通信、选用安全的电源、运用高清液晶显示、确保按键输入灵敏，从而构建ZigBee无线网络协调器。

（2）ZigBee适配器硬件设计。

由于适配器的核心为CC2430模块，要求其可以对数据采集端进行调适，使其可以采集工业现场各种仪器相关数据，则要求ZigBee适配器硬件设计中安装统一信号的接入面板，保证此面板得到ZigBee网络的支持，使ZigBee适配器可以根据接受的信号对数据采集端进行调适，是其可以采集仪器的相关数据。

2）软件设计。

（1）ZigBee协调器软件设计。

为了确保ZigBee协调器的软件可以与其硬件相适应，使协调器可以有效应用，在具体设计的过程中首先要确定ZigBee协议栈，通过ZigBee协议栈的支持，可以根据协调器运行需要来设计编程软件。同时为保证所编程的软件可以充分利用ZigBee网络，需要建立软件的网络连接链路。总之，根据ZigBee协调器使用需求来合理设计协调器软件，可以使其有效应用，支撑ZigBee协调器合理利用。

（2）ZigBee适配器软件设计。

ZigBee适配器在无线数据采集协调器完成网络连接后建立，可以对网络信号进行搜索并发送加入，一旦网络加入成功，就可以有效应用，调适数据采集端，以便于更好的采集数据。基于此，对于ZigBee适配器软件的设计，应当对CC2340中的PMO、PM1、PM2、PM3低功耗模式进行合理设计，使这几种模式均可以在低能耗的情况下可以高速的发送数据。

2 基于ZigBee技术的工业仪表无线数据采集系统的实现

基于以上内容的分析，可以确定基于ZigBee技术的工业仪表无线数据采集系统有效应用，需要注意合理设计数据采集端，以此来促进系统科学、有效地应用。为了促使基于ZigBee技术的工业仪表无线数据采集系统可以实际应用，则需要在应用系统之前对其进行测试，来验证系统是否可以实际应用。对于基于ZigBee技术的数据采集系统的测试是：选择工业仪表实际工作相似的环境来开展检测工作，将系统与压力、温度变压器、电磁流量器等进行连接，使系统运行，对系统的采集数据、电流、电压、电磁等方面进行检测，如若检测结果显示系统采集数据过程中电流、电压等信号参数均与标准情况相符，则说明系统无异常，可以有效应用。

3 结论

在我国工业化进程不断加快的情况下，安全规范地进行工业生产就显得尤为重要。实现工业生产安全进行，应当采用安全工业仪表无线数据采集系统来采集工业生产现场仪器相关数据，对数据进行整理分析，进而确定仪器是否安全运行。这可以使工业生产中及时发现故障，并对其有效处理，提高工业生产的安全性。所以，在工业生产中有效应用工业仪表无线数据采集系统是非常必要的。

[1]刘汉毅，梁波.黎香洪工业仪表无线数据采集系统的设计与实现[J].科技与企业，2013（15）.

[2]沈晓昱，李文军，孙斌.基于ZigBee的工业仪表无线数据采集系统的设计[J].工业控制计算机，2009（11）.

[3]李文军，乐小琴，沈晓昱，孙斌.工业仪表无线数据采集系统的设计与实现[J].自动化仪表，2012（4）.

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1674-6708（2015）138-0117-01