淺述自動化儀表網絡化實現技術

1、淺述自動化儀表網絡化實現技術摘 要：現今社會正處于科學技術的快速發(fā)展時 期，網絡時代已經到來，并且已經廣泛的應用于社會工作、 生活的方方面面，在此背景下自動化儀表的傳統(tǒng)功能已經不 能滿足人們的現代生活需求，將自動化儀表運用于現代互聯 網技術的硬件、軟件中去成為一項熱門的研究話題。本文通 過對自動化儀表網絡化中的關鍵技術，即自動化儀表的有線 lan接口技術和無線的zigbee無線通信技術的發(fā)展和應用進 行討論，為自動化儀表的網絡化技術發(fā)展提供參考。關鍵詞：自動化儀表；lan接口技術；zigbee無線通信 技術中圖分類號：tn711文獻標識碼：a文章編號： 1674-7712(2013) 20-0

2、000-02自動化儀表是一種信息收集工具，在科學技術飛速發(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。 現代社會已經進入信息化時代，計算機的發(fā)展和普及分擔了 人類許多腦力勞動，讓人們的生活更加輕松，工作更加的快 捷，人們的生活逐步進入到信息自動化的時代。而傳統(tǒng)的自 動化儀表顯然已經不能滿足人們的生活、工作的需要，將自 動化儀表與互聯網資源進行整合是一個必然的發(fā)展趨勢。、自動化儀表的發(fā)展概況自動化儀表的發(fā)展經歷了漫長的過程，大致可以分成三 個時期，第一個時期是儀表的傳統(tǒng)模式，其功能完全由廠家 設計，在出廠之前已經完全設定好了，這種儀表的功能相對 單一、體積比較大、開放性能不好；第二

3、個時期出現了智能 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、顯示和傳輸等多項功能，智能儀表的 出現是儀表發(fā)展歷史上的一大變革；第三代的儀表已經發(fā)展 出虛擬儀表及個人儀表，這中儀表是將先前獨立的儀表與個 人的電子計算機資源融合在一起，這樣的自動化儀表功能更 加廣泛，使用也更加的方便。伴隨著計算機信息時代的到來，自動化儀表正向網絡化 發(fā)展的方向邁進，網絡化儀表技術包括：儀表的測控技術、 嵌入式技術、電子技術現代計算機應用技術、互聯網通信技 術等一些列的新技術，使自動化儀表的發(fā)展更加符合時代的 要求。現在很多科技公司已經根據市場的需求，開發(fā)出符合 實際工作需要的網絡儀

4、表。二、自動化儀表的有線lan接口技術實現在傳統(tǒng)的自動化儀表設計中一般都是使用串行的通訊 接口，而在儀表網絡化技術中，則是使用太網接口模塊，采 用lan接口技術的儀表一般都是在tcp/ip協(xié)議的網絡功能 基礎上實現的。所以在選擇太網接口的軟件中應該重點考慮 網絡的tcp/ip協(xié)議，之后再考慮儀表的主機板與太網接口 之間的數據交換，要使儀表的數據實時相應得到保障，同時 注意當自動化儀表出現異常狀況后能夠進行自我的數據恢 復，保障儀表的信息功能實現。在自動化儀表中通過使用uip協(xié)議棧與mcu結構設計相 結合的方案來實現lan轉換接口的功能。其中網卡芯片應該 使用cs8900a型，而mcu應該使用m

5、sp430f147的單片機。 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、具備精簡指令 集的綜合型單片機。而msp430f147芯片就是這一系列單片 機中的一種，也是目前l(fā)an接口電路中應用比較廣泛的芯片, 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，對于指令的執(zhí)行周期在125ns左右，芯片內部 采用jtag的編程接口，不需要進行外部供電；同時可以支 持pwm的數據輸出，配有芯片內計較器以及2個串行的可編 程接口。一般在自動化儀表網絡化技術中msp430單片機的 工作任務主

6、要是負責lan接口與串口數據之間的信息協(xié)議傳 換。對于cs8900a型網卡芯片的操作一般都是通過使用 msp430f147單片機內的8位i/o接口中p3與p5端口來實現 的。(二) cs8900a型網卡芯片這種網卡控制芯片具有價格較低、單芯片、集成度高的 特點，是全雙工的太網控制器，同時也可以為嵌入式系統(tǒng)的 優(yōu)化和功能開發(fā)提供便利。這種芯片內部融合了 ram與 10base-t兩種收發(fā)過濾器，分為8為與16為這兩個控制接 口的連接方法。在目前的自動化儀表中一般是使用8位的端 口進行控制，將saosa3設置為地址線與msp430的p3端 口進行連接，所采用的數據線一般是sdosd7,將數據線與

7、msp430單片機的p5端口進行連接。（三）cs8900a型網卡的驅動程序編輯cs8900a型網卡和單片機之間主要是采用8為的連接方 式，在網卡復位之后一般是采用i/o連接的工作方式，在 cs8900a型網卡中會選用0x0300這樣的地址進行工作。事實 上網絡通信技術就是數據幀的傳送和接收，所以在從事網卡 芯片的數據接收和發(fā)送時要著重注意到數據幀的傳送狀況， 至于其他的數據沖突檢測、數據信號的調控等工作則可以由 網卡芯片來完成，這樣就實現了網絡數據傳輸和儀表智能化 處理功能，從而將自動化儀表的網絡技術通過lan外接得以 實現和完善。三、自動化儀表的無線組網技術無線網絡技術是現代新興的網絡技術，

8、具有成本低廉、 靈活性好、接口出現故障率少、適用范圍廣泛的優(yōu)點，屬于 現代比較流行的信息管理及獲取技術，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）無線組網的技術種類隨著科學技術的發(fā)展，及現代移動通信設備的普及，人 們對于便捷信息的獲取要求更高。無線組網技術以其方便、 快捷的優(yōu)勢收到人們的普遍重視。無線組網的技術包括：藍 牙、wifi、超寬帶以及無線usb等技術，各種技術都有自己 的特點，在眾多的無線技術中zigbee技術是非常受重視的 無線技術，它本身具有耗能低、速度快、成本低組網靈活、 可靠性好的特點，在推出之后就受到業(yè)界的好評。（二）zigbee技術的發(fā)展概況zig

9、bee技術在我國的研究起步還比較晚，在市場中國外的儀表技術設備還是 占有很大的優(yōu)勢，但是隨著自動化儀表技術的不斷發(fā)展，市 場需求不斷擴大，已經有很多的研究單位和高效開始從事 zigbee技術的研究，隨著無線網絡技術的普及，我國的 zigbee技術也將會迎來發(fā)展的最佳機遇。（三）zigbee技術的內部配置現在的zigbee技術主要依據2. 4ghz平臺中的rf芯片, 這項技術在國外的研究水平相對高一些，如chipcon這樣的 品牌在市場的占有率是比較大的，我們普遍所能接觸到的 zigbee技術主要是依據cc2420芯片配合atmelavr8bits的 微處理器組成的開發(fā)平臺。目前業(yè)界正朝著簡約化

10、，低成本 的方向進行設計改進。（四）研究zigbee技術的意義zigbee技術的內容包括無線網的結構、協(xié)議的模型以及 數據的傳輸功能，通過硬件和軟件的完善，建立zigbee技 術的無線信息交換平臺。在無線網絡技術飛快發(fā)展的今天， zigbee技術依靠其自身的網絡拓展功能、超低的能耗量特 點，在遠程監(jiān)控及自動化控制等技術領域得到了廣泛的應 用?？梢詽M足一些小型設備的無線控制需求，具有很好的實 際使用意義。此外，zigbee技術還被應用于醫(yī)療的監(jiān)護、環(huán) 境質量監(jiān)控或是軍事領域，為各行業(yè)將來無線信息通訊提供 良好的發(fā)展保障。四、結語綜上所述，隨著科學技術的不斷發(fā)展，自動化儀表的網 絡化技術正處于日臻成熟的發(fā)展時期，其發(fā)展的潛力是非常 巨大。雖然目前國內的技術水平還有待提高，但是在業(yè)界技 術人士的不斷努力下，我國的自動化儀表網絡技術一定會取 得更好的發(fā)展成果。參考文獻：1 郭振東，吳陽，張彥偉關于工業(yè)自動化儀表的發(fā)展 以及應用j.電源技術應用，2013 (4).2 陽憲惠，馮冬琴工業(yè)以太網的發(fā)展趨勢j.自動