浅述自动化仪表网络化实现技术

1、浅述自动化仪表网络化实现技术摘 要：现今社会正处于科学技术的快速发展时 期，网络时代已经到来，并且已经广泛的应用于社会工作、 生活的方方面面，在此背景下自动化仪表的传统功能已经不 能满足人们的现代生活需求，将自动化仪表运用于现代互联 网技术的硬件、软件中去成为一项热门的研究话题。本文通 过对自动化仪表网络化中的关键技术，即自动化仪表的有线 lan接口技术和无线的zigbee无线通信技术的发展和应用进 行讨论，为自动化仪表的网络化技术发展提供参考。关键词：自动化仪表；lan接口技术；zigbee无线通信 技术中图分类号：tn711文献标识码：a文章编号： 1674-7712(2013) 20-0

2、000-02自动化仪表是一种信息收集工具，在科学技术飞速发展 的今天，仪表作为一种信息源存在，依然发挥着重要的作用。 现代社会已经进入信息化时代，计算机的发展和普及分担了 人类许多脑力劳动，让人们的生活更加轻松，工作更加的快 捷，人们的生活逐步进入到信息自动化的时代。而传统的自 动化仪表显然已经不能满足人们的生活、工作的需要，将自 动化仪表与互联网资源进行整合是一个必然的发展趋势。、自动化仪表的发展概况自动化仪表的发展经历了漫长的过程，大致可以分成三 个时期，第一个时期是仪表的传统模式，其功能完全由厂家 设计，在出厂之前已经完全设定好了，这种仪表的功能相对 单一、体积比较大、开放性能不好；第二

3、个时期出现了智能 仪表，主要是采用微电子配件代替了传统的电子线路，具备 了信息的采集、整理、显示和传输等多项功能，智能仪表的 出现是仪表发展历史上的一大变革；第三代的仪表已经发展 出虚拟仪表及个人仪表，这中仪表是将先前独立的仪表与个 人的电子计算机资源融合在一起，这样的自动化仪表功能更 加广泛，使用也更加的方便。伴随着计算机信息时代的到来，自动化仪表正向网络化 发展的方向迈进，网络化仪表技术包括：仪表的测控技术、 嵌入式技术、电子技术现代计算机应用技术、互联网通信技 术等一些列的新技术，使自动化仪表的发展更加符合时代的 要求。现在很多科技公司已经根据市场的需求，开发出符合 实际工作需要的网络仪

4、表。二、自动化仪表的有线lan接口技术实现在传统的自动化仪表设计中一般都是使用串行的通讯 接口，而在仪表网络化技术中，则是使用太网接口模块，采 用lan接口技术的仪表一般都是在tcp/ip协议的网络功能 基础上实现的。所以在选择太网接口的软件中应该重点考虑 网络的tcp/ip协议，之后再考虑仪表的主机板与太网接口 之间的数据交换，要使仪表的数据实时相应得到保障，同时 注意当自动化仪表出现异常状况后能够进行自我的数据恢 复，保障仪表的信息功能实现。在自动化仪表中通过使用uip协议栈与mcu结构设计相 结合的方案来实现lan转换接口的功能。其中网卡芯片应该 使用cs8900a型，而mcu应该使用m

5、sp430f147的单片机。 这样才能使lan接口的信息传输、管理功能得到良好的发挥。(_) msp430f147 芯片。msp430属于一种功耗很低的、16位的、具备精简指令 集的综合型单片机。而msp430f147芯片就是这一系列单片 机中的一种，也是目前lan接口电路中应用比较广泛的芯片, 其工作电压处在1.83. 6v之间；risc的指令集采用16位 的工作方式，对于指令的执行周期在125ns左右，芯片内部 采用jtag的编程接口，不需要进行外部供电；同时可以支 持pwm的数据输出，配有芯片内计较器以及2个串行的可编 程接口。一般在自动化仪表网络化技术中msp430单片机的 工作任务主

6、要是负责lan接口与串口数据之间的信息协议传 换。对于cs8900a型网卡芯片的操作一般都是通过使用 msp430f147单片机内的8位i/o接口中p3与p5端口来实现 的。(二) cs8900a型网卡芯片这种网卡控制芯片具有价格较低、单芯片、集成度高的 特点，是全双工的太网控制器，同时也可以为嵌入式系统的 优化和功能开发提供便利。这种芯片内部融合了 ram与 10base-t两种收发过滤器，分为8为与16为这两个控制接 口的连接方法。在目前的自动化仪表中一般是使用8位的端 口进行控制，将saosa3设置为地址线与msp430的p3端 口进行连接，所采用的数据线一般是sdosd7,将数据线与

7、msp430单片机的p5端口进行连接。（三）cs8900a型网卡的驱动程序编辑cs8900a型网卡和单片机之间主要是采用8为的连接方 式，在网卡复位之后一般是采用i/o连接的工作方式，在 cs8900a型网卡中会选用0x0300这样的地址进行工作。事实 上网络通信技术就是数据帧的传送和接收，所以在从事网卡 芯片的数据接收和发送时要着重注意到数据帧的传送状况， 至于其他的数据冲突检测、数据信号的调控等工作则可以由 网卡芯片来完成，这样就实现了网络数据传输和仪表智能化 处理功能，从而将自动化仪表的网络技术通过lan外接得以 实现和完善。三、自动化仪表的无线组网技术无线网络技术是现代新兴的网络技术，

8、具有成本低廉、 灵活性好、接口出现故障率少、适用范围广泛的优点，属于 现代比较流行的信息管理及获取技术，不仅节省能源、降低 成本，而且为信息的获取提供了很大的便利。（一）无线组网的技术种类随着科学技术的发展，及现代移动通信设备的普及，人 们对于便捷信息的获取要求更高。无线组网技术以其方便、 快捷的优势收到人们的普遍重视。无线组网的技术包括：蓝 牙、wifi、超宽带以及无线usb等技术，各种技术都有自己 的特点，在众多的无线技术中zigbee技术是非常受重视的 无线技术，它本身具有耗能低、速度快、成本低组网灵活、 可靠性好的特点，在推出之后就受到业界的好评。（二）zigbee技术的发展概况zig

9、bee技术在我国的研究起步还比较晚，在市场中国外的仪表技术设备还是 占有很大的优势，但是随着自动化仪表技术的不断发展，市 场需求不断扩大，已经有很多的研究单位和高效开始从事 zigbee技术的研究，随着无线网络技术的普及，我国的 zigbee技术也将会迎来发展的最佳机遇。（三）zigbee技术的内部配置现在的zigbee技术主要依据2. 4ghz平台中的rf芯片, 这项技术在国外的研究水平相对高一些，如chipcon这样的 品牌在市场的占有率是比较大的，我们普遍所能接触到的 zigbee技术主要是依据cc2420芯片配合atmelavr8bits的 微处理器组成的开发平台。目前业界正朝着简约化

10、，低成本 的方向进行设计改进。（四）研究zigbee技术的意义zigbee技术的内容包括无线网的结构、协议的模型以及 数据的传输功能，通过硬件和软件的完善，建立zigbee技 术的无线信息交换平台。在无线网络技术飞快发展的今天， zigbee技术依靠其自身的网络拓展功能、超低的能耗量特 点，在远程监控及自动化控制等技术领域得到了广泛的应 用。可以满足一些小型设备的无线控制需求，具有很好的实 际使用意义。此外，zigbee技术还被应用于医疗的监护、环 境质量监控或是军事领域，为各行业将来无线信息通讯提供 良好的发展保障。四、结语综上所述，随着科学技术的不断发展，自动化仪表的网 络化技术正处于日臻成熟的发展时期，其发展的潜力是非常 巨大。虽然目前国内的技术水平还有待提高，但是在业界技 术人士的不断努力下，我国的自动化仪表网络技术一定会取 得更好的发展成果。参考文献：1 郭振东，吴阳，张彦伟关于工业自动化仪表的发展 以及应用j.电源技术应用，2013 (4).2 阳宪惠，冯冬琴工业以太网的发展趋势j.自动