化學(xué)水超濾系統(tǒng)中Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)研究

摘要：本文以火電廠化學(xué)水超濾系統(tǒng)的應(yīng)用為研究對(duì)象，著眼于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)有效網(wǎng)絡(luò)的可靠性互聯(lián)，首先針對(duì)化學(xué)水超濾系統(tǒng)中Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，在此基礎(chǔ)之上從硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)（Zigbee接口設(shè)計(jì)以及外接電路設(shè)計(jì)）以及軟件設(shè)計(jì)（協(xié)調(diào)器軟件設(shè)計(jì)、C8051F軟件設(shè)計(jì)以及外接電路軟件設(shè)計(jì)）工作要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)分析與研究，旨在于為今后相關(guān)研究與實(shí)踐工作的開(kāi)展提供一定的參考與幫助。

關(guān)鍵詞：化學(xué)水超濾系統(tǒng) Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān) 硬件 軟件 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 分析

1 化學(xué)水超濾系統(tǒng)中Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)基本結(jié)構(gòu)分析

本文所研究的化學(xué)水超濾系統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)關(guān)最為顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于其實(shí)現(xiàn)了對(duì)Zigbee協(xié)議以及Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線之間的可靠性轉(zhuǎn)換。在無(wú)線網(wǎng)關(guān)的支持作用之下，將整個(gè)處理信息的核心集中于芯片部件當(dāng)中。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，在整個(gè)化學(xué)水超濾系統(tǒng)的正常運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，以氣動(dòng)隔膜閥部件為代表的各類型現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以Zigbee終端節(jié)點(diǎn)為載體構(gòu)建成了一個(gè)完整的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，確保設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下的相關(guān)運(yùn)行信息數(shù)據(jù)借助于上述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性傳遞至Zigbee協(xié)調(diào)器裝置當(dāng)中。按照此種方式，在Zigbee協(xié)調(diào)器裝置的處理功能運(yùn)行基礎(chǔ)之上，C8051F核心反應(yīng)模塊能夠借助于UART部件的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)以上數(shù)據(jù)信息的有效接收。與此同時(shí)，中央處理器裝置在接收到上述信息之后能夠及時(shí)轉(zhuǎn)入對(duì)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存處理狀態(tài)。按照此種方式來(lái)說(shuō)，一旦該C8051F核心反應(yīng)模塊接收到來(lái)自于PLC控制器裝置所發(fā)出的周期讀取指令信息，這部分信息能夠經(jīng)由左線通道，輸送至Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線當(dāng)中，從而通過(guò)對(duì)Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的有效應(yīng)用，將這部分指令驅(qū)動(dòng)下的信息數(shù)據(jù)傳遞至PLC控制器裝置內(nèi)部。以上動(dòng)作過(guò)程的實(shí)施即為建立在化學(xué)水超濾系統(tǒng)支持下，有關(guān)Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)面向Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的基本工作流程。

2 化學(xué)水超濾系統(tǒng)中Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

在整個(gè)化學(xué)水超濾系統(tǒng)Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，不難發(fā)現(xiàn)：Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線所對(duì)應(yīng)的信號(hào)流向可以說(shuō)是整個(gè)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的重點(diǎn)工作內(nèi)容。特別是在Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)信息面向Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行信息傳遞與轉(zhuǎn)換的過(guò)程當(dāng)中，Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線電路所占據(jù)的重要作用是不容小覷的。在有關(guān)中央處理器芯片部件的選取過(guò)程當(dāng)中，為最大限度地確保整個(gè)Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)應(yīng)用性能的有效發(fā)揮，芯片部件的選取應(yīng)當(dāng)充分關(guān)注其集成優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮以及對(duì)混合信號(hào)系統(tǒng)傳遞有效性的發(fā)揮這兩個(gè)方面（本文選取為SILICON公司所生產(chǎn)的C8051F#型號(hào)芯片部件）。按照此種方式，需要明確的是：在整個(gè)化學(xué)水超濾系統(tǒng)中Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，需要重點(diǎn)關(guān)注Zigbee接口設(shè)計(jì)以及外接電路設(shè)計(jì)這兩個(gè)方面。

2.1 化學(xué)水超濾系統(tǒng)中Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)硬件系統(tǒng)中Zigbee接口設(shè)計(jì)分析：對(duì)于本文所研究建立在化學(xué)水超濾系統(tǒng)基礎(chǔ)之上的整個(gè)Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)硬件系統(tǒng)而言，在Zigbee協(xié)調(diào)器裝置的配備方面，選取基于CC2430F#型片上系統(tǒng)。其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于：協(xié)調(diào)器裝置處理過(guò)程中處理速度的高效性、低功耗性以及內(nèi)核處理穩(wěn)定性這三個(gè)方面。應(yīng)用實(shí)踐測(cè)定數(shù)據(jù)顯示：在正常運(yùn)行狀態(tài)下，該協(xié)調(diào)器裝置Tx一側(cè)以及Rx一側(cè)電流指標(biāo)始終控制在27MA單位范圍之內(nèi)，在待機(jī)狀態(tài)下的工作電流指標(biāo)表現(xiàn)為0.2uA單位。與此同時(shí)，其同樣還具備較大容量的閃存處理特性（容量參數(shù)可以達(dá)到128K單位以上），與之相對(duì)應(yīng)的無(wú)線通信接口具備較為顯著的高速特性（傳輸速率可以達(dá)到128KBit/s單位以上）。更為關(guān)鍵的一點(diǎn)在于：整個(gè)協(xié)調(diào)器裝置在借助于對(duì)Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，還通過(guò)DSSS頻譜傳輸?shù)淖鳂I(yè)方式具備極為顯著的自動(dòng)調(diào)頻功能，能夠通過(guò)發(fā)揮防沖突優(yōu)勢(shì)以及防碰撞優(yōu)勢(shì)，從而通過(guò)中央處理器與UART的交互性處理，完成對(duì)化學(xué)水超濾系統(tǒng)中Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)接口的可靠性設(shè)計(jì)，按照此種方式能夠最大限度地確保整個(gè)化學(xué)水超濾系統(tǒng)中Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)硬件系統(tǒng)傳輸可靠性的提升。

2.2 化學(xué)水超濾系統(tǒng)中Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)硬件系統(tǒng)中VPC3+C外接電路設(shè)計(jì)分析：在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，VPC3+C芯片在應(yīng)用于Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線從站開(kāi)發(fā)的過(guò)程當(dāng)中表現(xiàn)出了極為顯著的智能化特征，通過(guò)技術(shù)條件下對(duì)于內(nèi)部集成化4kB單位雙口RAM部件的支持，確保Profibus-Dp下整個(gè)傳輸協(xié)議的可靠性實(shí)現(xiàn)。從這一角度上來(lái)說(shuō)，在Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，中央處理器裝置能夠通過(guò)VPC3+C的方式完成對(duì)RAM部件地址的統(tǒng)一化分配。換句話來(lái)說(shuō)，此種設(shè)計(jì)方式相對(duì)于在中央處理器裝置外部實(shí)現(xiàn)了一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的RAM的擴(kuò)展，配備雙端口部件的穩(wěn)定運(yùn)行，確保數(shù)據(jù)交換功能的可靠性實(shí)現(xiàn)。

3 化學(xué)水超濾系統(tǒng)中Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

基于以上分析，在化學(xué)水超濾系統(tǒng)Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，首先需要通過(guò)Zigbee協(xié)調(diào)器軟件設(shè)計(jì)的方式確保C8015F核心部件所處理信息數(shù)據(jù)接受的有效性，其次需要完成對(duì)中央處理器裝置軟件設(shè)計(jì)工作的有效開(kāi)展。具體而言，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

3.1 化學(xué)水超濾系統(tǒng)中Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)軟件系統(tǒng)Zigbee協(xié)調(diào)器軟件設(shè)計(jì)分析：從軟件設(shè)計(jì)的角度上來(lái)說(shuō)，協(xié)調(diào)器裝置在進(jìn)入上電運(yùn)行之后首先需要完成初始化操作動(dòng)作。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)的方式展開(kāi)對(duì)事件的輪詢處理。從這一角度上來(lái)說(shuō)，在協(xié)調(diào)器裝置檢測(cè)到事件發(fā)生之后，需要通過(guò)函數(shù)調(diào)用的方式，借助于終端節(jié)點(diǎn)處理手段，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行信息的可靠性處理。特別需要注意的一點(diǎn)：在按照節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行儲(chǔ)存的基礎(chǔ)之上，還需要通過(guò)數(shù)據(jù)信息重組的方式將UART環(huán)節(jié)所對(duì)應(yīng)的相關(guān)信息輸送至中央處理器裝置當(dāng)中，借助于此種方式完成與C8015F核心處理模塊的交互性處理。

3.2 化學(xué)水超濾系統(tǒng)中Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)軟件系統(tǒng)C8051F核心處理模塊軟件設(shè)計(jì)分析：在Zigbee協(xié)調(diào)器裝置的正常運(yùn)行狀態(tài)之下，主程序模塊自動(dòng)進(jìn)入輪詢狀態(tài)，以持續(xù)性方式輪詢事件是否發(fā)生。在轉(zhuǎn)入串口中斷服務(wù)程序的基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)對(duì)所接受數(shù)據(jù)幀類型的可靠性判定，并按照所標(biāo)注數(shù)據(jù)完成對(duì)相關(guān)程序數(shù)據(jù)信息的處理。按照此種方式，具體的操作流程應(yīng)當(dāng)為：進(jìn)入開(kāi)始命令后，首先進(jìn)行有關(guān)C8051F以及VPC3+C的初始化動(dòng)作，通過(guò)查詢中斷事件的方式，判定是否存在數(shù)據(jù)輸出（有數(shù)據(jù)輸出則直接將其輸送至VPC3+C中），若無(wú)數(shù)據(jù)輸出，則應(yīng)當(dāng)判定其是否屬于報(bào)文幀/數(shù)據(jù)幀/錯(cuò)誤幀（按照相應(yīng)的判定結(jié)果將數(shù)據(jù)傳輸至處理報(bào)文幀/數(shù)據(jù)幀/錯(cuò)誤幀）當(dāng)中，從而確保處理數(shù)據(jù)的可靠性與有效性。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文研究背景著眼于火電廠化學(xué)水超濾系統(tǒng)的實(shí)踐運(yùn)行，其上位機(jī)裝置與控制器裝置之間通信方式的實(shí)現(xiàn)通過(guò)Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的方式予以實(shí)現(xiàn)。從這一角度上來(lái)說(shuō)，如何實(shí)現(xiàn)Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)所傳遞閥門無(wú)線數(shù)據(jù)信息與Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線運(yùn)行系統(tǒng)下總線數(shù)據(jù)信息的可靠性聯(lián)動(dòng)，已成為現(xiàn)階段相關(guān)工作人員最為關(guān)注的問(wèn)題之一。總而言之，本文針對(duì)有關(guān)化學(xué)水超濾系統(tǒng)中Zigbee無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)過(guò)程中所涉及到的相關(guān)問(wèn)題做出了簡(jiǎn)要分析與說(shuō)明，希望能夠?yàn)榻窈笙嚓P(guān)研究與實(shí)踐工作的開(kāi)展提供一定的參考與幫助。

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