淺述自動(dòng)化儀表網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1、淺述自動(dòng)化儀表網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)技術(shù)摘 要：現(xiàn)今社會(huì)正處于科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展時(shí) 期，網(wǎng)絡(luò)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，并且已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于社會(huì)工作、 生活的方方面面，在此背景下自動(dòng)化儀表的傳統(tǒng)功能已經(jīng)不 能滿足人們的現(xiàn)代生活需求，將自動(dòng)化儀表運(yùn)用于現(xiàn)代互聯(lián) 網(wǎng)技術(shù)的硬件、軟件中去成為一項(xiàng)熱門(mén)的研究話題。本文通 過(guò)對(duì)自動(dòng)化儀表網(wǎng)絡(luò)化中的關(guān)鍵技術(shù)，即自動(dòng)化儀表的有線 lan接口技術(shù)和無(wú)線的zigbee無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn) 行討論，為自動(dòng)化儀表的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)發(fā)展提供參考。關(guān)鍵詞：自動(dòng)化儀表；lan接口技術(shù)；zigbee無(wú)線通信 技術(shù)中圖分類(lèi)號(hào)：tn711文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)： 1674-7712(2013) 20-0

2、000-02自動(dòng)化儀表是一種信息收集工具，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展 的今天，儀表作為一種信息源存在，依然發(fā)揮著重要的作用。 現(xiàn)代社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入信息化時(shí)代，計(jì)算機(jī)的發(fā)展和普及分擔(dān)了 人類(lèi)許多腦力勞動(dòng)，讓人們的生活更加輕松，工作更加的快 捷，人們的生活逐步進(jìn)入到信息自動(dòng)化的時(shí)代。而傳統(tǒng)的自 動(dòng)化儀表顯然已經(jīng)不能滿足人們的生活、工作的需要，將自 動(dòng)化儀表與互聯(lián)網(wǎng)資源進(jìn)行整合是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì)。、自動(dòng)化儀表的發(fā)展概況自動(dòng)化儀表的發(fā)展經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過(guò)程，大致可以分成三 個(gè)時(shí)期，第一個(gè)時(shí)期是儀表的傳統(tǒng)模式，其功能完全由廠家 設(shè)計(jì)，在出廠之前已經(jīng)完全設(shè)定好了，這種儀表的功能相對(duì) 單一、體積比較大、開(kāi)放性能不好；第二

3、個(gè)時(shí)期出現(xiàn)了智能 儀表，主要是采用微電子配件代替了傳統(tǒng)的電子線路，具備 了信息的采集、整理、顯示和傳輸?shù)榷囗?xiàng)功能，智能儀表的 出現(xiàn)是儀表發(fā)展歷史上的一大變革；第三代的儀表已經(jīng)發(fā)展 出虛擬儀表及個(gè)人儀表，這中儀表是將先前獨(dú)立的儀表與個(gè) 人的電子計(jì)算機(jī)資源融合在一起，這樣的自動(dòng)化儀表功能更 加廣泛，使用也更加的方便。伴隨著計(jì)算機(jī)信息時(shí)代的到來(lái)，自動(dòng)化儀表正向網(wǎng)絡(luò)化 發(fā)展的方向邁進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)化儀表技術(shù)包括：儀表的測(cè)控技術(shù)、 嵌入式技術(shù)、電子技術(shù)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)通信技 術(shù)等一些列的新技術(shù)，使自動(dòng)化儀表的發(fā)展更加符合時(shí)代的 要求?，F(xiàn)在很多科技公司已經(jīng)根據(jù)市場(chǎng)的需求，開(kāi)發(fā)出符合 實(shí)際工作需要的網(wǎng)絡(luò)儀

4、表。二、自動(dòng)化儀表的有線lan接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)在傳統(tǒng)的自動(dòng)化儀表設(shè)計(jì)中一般都是使用串行的通訊 接口，而在儀表網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)中，則是使用太網(wǎng)接口模塊，采 用lan接口技術(shù)的儀表一般都是在tcp/ip協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)功能 基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。所以在選擇太網(wǎng)接口的軟件中應(yīng)該重點(diǎn)考慮 網(wǎng)絡(luò)的tcp/ip協(xié)議，之后再考慮儀表的主機(jī)板與太網(wǎng)接口 之間的數(shù)據(jù)交換，要使儀表的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)相應(yīng)得到保障，同時(shí) 注意當(dāng)自動(dòng)化儀表出現(xiàn)異常狀況后能夠進(jìn)行自我的數(shù)據(jù)恢 復(fù)，保障儀表的信息功能實(shí)現(xiàn)。在自動(dòng)化儀表中通過(guò)使用uip協(xié)議棧與mcu結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相 結(jié)合的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)lan轉(zhuǎn)換接口的功能。其中網(wǎng)卡芯片應(yīng)該 使用cs8900a型，而mcu應(yīng)該使用m

5、sp430f147的單片機(jī)。 這樣才能使lan接口的信息傳輸、管理功能得到良好的發(fā)揮。(_) msp430f147 芯片。msp430屬于一種功耗很低的、16位的、具備精簡(jiǎn)指令 集的綜合型單片機(jī)。而msp430f147芯片就是這一系列單片 機(jī)中的一種，也是目前l(fā)an接口電路中應(yīng)用比較廣泛的芯片, 其工作電壓處在1.83. 6v之間；risc的指令集采用16位 的工作方式，對(duì)于指令的執(zhí)行周期在125ns左右，芯片內(nèi)部 采用jtag的編程接口，不需要進(jìn)行外部供電；同時(shí)可以支 持pwm的數(shù)據(jù)輸出，配有芯片內(nèi)計(jì)較器以及2個(gè)串行的可編 程接口。一般在自動(dòng)化儀表網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)中msp430單片機(jī)的 工作任務(wù)主

6、要是負(fù)責(zé)lan接口與串口數(shù)據(jù)之間的信息協(xié)議傳 換。對(duì)于cs8900a型網(wǎng)卡芯片的操作一般都是通過(guò)使用 msp430f147單片機(jī)內(nèi)的8位i/o接口中p3與p5端口來(lái)實(shí)現(xiàn) 的。(二) cs8900a型網(wǎng)卡芯片這種網(wǎng)卡控制芯片具有價(jià)格較低、單芯片、集成度高的 特點(diǎn)，是全雙工的太網(wǎng)控制器，同時(shí)也可以為嵌入式系統(tǒng)的 優(yōu)化和功能開(kāi)發(fā)提供便利。這種芯片內(nèi)部融合了 ram與 10base-t兩種收發(fā)過(guò)濾器，分為8為與16為這兩個(gè)控制接 口的連接方法。在目前的自動(dòng)化儀表中一般是使用8位的端 口進(jìn)行控制，將saosa3設(shè)置為地址線與msp430的p3端 口進(jìn)行連接，所采用的數(shù)據(jù)線一般是sdosd7,將數(shù)據(jù)線與

7、msp430單片機(jī)的p5端口進(jìn)行連接。（三）cs8900a型網(wǎng)卡的驅(qū)動(dòng)程序編輯cs8900a型網(wǎng)卡和單片機(jī)之間主要是采用8為的連接方 式，在網(wǎng)卡復(fù)位之后一般是采用i/o連接的工作方式，在 cs8900a型網(wǎng)卡中會(huì)選用0x0300這樣的地址進(jìn)行工作。事實(shí) 上網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)就是數(shù)據(jù)幀的傳送和接收，所以在從事網(wǎng)卡 芯片的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送時(shí)要著重注意到數(shù)據(jù)幀的傳送狀況， 至于其他的數(shù)據(jù)沖突檢測(cè)、數(shù)據(jù)信號(hào)的調(diào)控等工作則可以由 網(wǎng)卡芯片來(lái)完成，這樣就實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸和儀表智能化 處理功能，從而將自動(dòng)化儀表的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過(guò)lan外接得以 實(shí)現(xiàn)和完善。三、自動(dòng)化儀表的無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是現(xiàn)代新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，

8、具有成本低廉、 靈活性好、接口出現(xiàn)故障率少、適用范圍廣泛的優(yōu)點(diǎn)，屬于 現(xiàn)代比較流行的信息管理及獲取技術(shù)，不僅節(jié)省能源、降低 成本，而且為信息的獲取提供了很大的便利。（一）無(wú)線組網(wǎng)的技術(shù)種類(lèi)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，及現(xiàn)代移動(dòng)通信設(shè)備的普及，人 們對(duì)于便捷信息的獲取要求更高。無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)以其方便、 快捷的優(yōu)勢(shì)收到人們的普遍重視。無(wú)線組網(wǎng)的技術(shù)包括：藍(lán) 牙、wifi、超寬帶以及無(wú)線usb等技術(shù)，各種技術(shù)都有自己 的特點(diǎn)，在眾多的無(wú)線技術(shù)中zigbee技術(shù)是非常受重視的 無(wú)線技術(shù)，它本身具有耗能低、速度快、成本低組網(wǎng)靈活、 可靠性好的特點(diǎn)，在推出之后就受到業(yè)界的好評(píng)。（二）zigbee技術(shù)的發(fā)展概況zig

9、bee技術(shù)在我國(guó)的研究起步還比較晚，在市場(chǎng)中國(guó)外的儀表技術(shù)設(shè)備還是 占有很大的優(yōu)勢(shì)，但是隨著自動(dòng)化儀表技術(shù)的不斷發(fā)展，市 場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大，已經(jīng)有很多的研究單位和高效開(kāi)始從事 zigbee技術(shù)的研究，隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，我國(guó)的 zigbee技術(shù)也將會(huì)迎來(lái)發(fā)展的最佳機(jī)遇。（三）zigbee技術(shù)的內(nèi)部配置現(xiàn)在的zigbee技術(shù)主要依據(jù)2. 4ghz平臺(tái)中的rf芯片, 這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)外的研究水平相對(duì)高一些，如chipcon這樣的 品牌在市場(chǎng)的占有率是比較大的，我們普遍所能接觸到的 zigbee技術(shù)主要是依據(jù)cc2420芯片配合atmelavr8bits的 微處理器組成的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。目前業(yè)界正朝著簡(jiǎn)約化

10、，低成本 的方向進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)。（四）研究zigbee技術(shù)的意義zigbee技術(shù)的內(nèi)容包括無(wú)線網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、協(xié)議的模型以及 數(shù)據(jù)的傳輸功能，通過(guò)硬件和軟件的完善，建立zigbee技 術(shù)的無(wú)線信息交換平臺(tái)。在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛快發(fā)展的今天， zigbee技術(shù)依靠其自身的網(wǎng)絡(luò)拓展功能、超低的能耗量特 點(diǎn)，在遠(yuǎn)程監(jiān)控及自動(dòng)化控制等技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng) 用?？梢詽M足一些小型設(shè)備的無(wú)線控制需求，具有很好的實(shí) 際使用意義。此外，zigbee技術(shù)還被應(yīng)用于醫(yī)療的監(jiān)護(hù)、環(huán) 境質(zhì)量監(jiān)控或是軍事領(lǐng)域，為各行業(yè)將來(lái)無(wú)線信息通訊提供 良好的發(fā)展保障。四、結(jié)語(yǔ)綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化儀表的網(wǎng) 絡(luò)化技術(shù)正處于日臻成熟的發(fā)展時(shí)期，其發(fā)展的潛力是非常 巨大。雖然目前國(guó)內(nèi)的技術(shù)水平還有待提高，但是在業(yè)界技 術(shù)人士的不斷努力下，我國(guó)的自動(dòng)化儀表網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一定會(huì)取 得更好的發(fā)展成果。參考文獻(xiàn)：1 郭振東，吳陽(yáng)，張彥偉關(guān)于工業(yè)自動(dòng)化儀表的發(fā)展 以及應(yīng)用j.電源技術(shù)應(yīng)用，2013 (4).2 陽(yáng)憲惠，馮冬琴工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)j.自動(dòng)