[实用新型]无线协议转换协调器有效

专利信息
申请号: 200920286584.8 申请日: 2009-12-29
公开(公告)号: CN201657337U 公开(公告)日: 2010-11-24
发明(设计)人: 郑丽国;赵华;何杏宇;涂煊 申请(专利权)人: 上海工业自动化仪表研究院
主分类号: H04W80/00 分类号: H04W80/00;H04L29/06
代理公司: 上海申汇专利代理有限公司 31001 代理人: 吴宝根
地址: 200233 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 无线 协议 转换 协调
【说明书】:

技术领域

本实用新型涉及一种协议转换协调器,特别涉及一种无线协议转换协调器。

背景技术

目前,工业控制领域,大量使用PLC和DCS来实现数据采集和状态监测。但是这种方式需要大量电缆,非常不便于维护。随后,现场总线技术不断发展。它节省了接线量,使得监测系统更为便利。然而在一些布线困难的特殊工业现场,现场总线无法满足需求。这时候我们需要引入无线技术来辅助。

近年来无线短程网络技术得到了很大发展,先后出现了Zigbee、WIA-PA(Wireless Networks for Industrial Automation-Process Automation)、Wireless HART等技术规范;目前这几种无线通讯技术规范均属于WPAN(无线区域个人网络)范畴,它们的物理层均使用IEEE802.15.4技术规范,在物理层使用IEEE802.15.4无线通讯技术在家庭无线网络、医疗监护系统、工业现场无线监控网络、“三表”行业及远传控制领域等都具有广泛的应用价值。

发明内容

本实用新型是针对现在工业现场布线困难和无法实现数据监测的问题,提出了一种无线协议转换协调器,研发一种基于IEEE802.15.4的Zigbee转Modbus TCP/IP协议的无线通信协调器,使得工业现场的某些数据能够通过Zigbee无线传输方式接入到有线的现场总线中。

本实用新型的技术方案为:一种无线协议转换协调器,包括微控制器核心主板、无线通讯板、扩展底板,微控制器核心主板和无线通讯板插接在扩展底板上,微控制器核心主板接收并处理无线通讯板的Zigbee无线数据,通过串口和以太网口将信息上传至现场总线,同时通过无线通讯板将信息输出。

所述微控制器核心主板包括AT91SAM9260芯片、存储电路、晶振电路、电源处理电路。

所述无线通讯板包括CC2430无线通信芯片、晶振电路以及外接SMA天线及PCB天线。

所述扩展底板扩展电源电路、调试接口、通讯接口。

本实用新型的有益效果在于:本实用新型无线协议转换协调器,基于IEEE802.15.4,使用的是2.4G免费公用频段,具有很好的安全性和可靠性。该协调器支持的Zigbee转Modbus TCP/IP协议。其中,Zigbee无线通信技术所使用的芯片具有低功耗、低成本的特点,可以为工业现场提供方面快捷的无线数据采集。另外,大多数工控产品都具有支持Modbus协议标准的接口,使得该协议转换协调器能满足大多数工业应用的需求。总之,本采用了先进的无线技术,弥补了现场总线的不足,极大程度的完善了工业现场的数字化监测系统。

附图说明

图1为本实用新型无线协议转换协调器硬件结构框图;

图2为本实用新型无线协议转换协调器中Zigbee转Modbus TCP/IP的协议转换图;

图3为本实用新型无线协议转换协调器中的软件启动流程图。

具体实施方式

如图1所示,本实用新型中的协议转换协调器包括微控制器核心板、无线通讯板、扩展底板三部分。核心板包括微处理芯片、存储电路、晶振电路、电源处理电路,设计为ARM芯片最小系统,使用4层PCB板设计。通过分析对比常用的多种ARM微处理器,选择了基于ARM926EJ-S核心的工业微控制器AT91SAM9260;无线通讯板为一个Zigbee芯片最小系统,包括CC2430无线通信芯片、晶振电路以及外接SMA天线及PCB天线,具备无线通讯能力。CC2430与AT91SAM9260之间使用SPI总线通讯;核心板和通讯圆卡插在扩展底板上,在扩展底板上扩展电源电路、调试接口、通讯接口等电路。考虑到装置应用于工业场合,需要很宽的工作温度范围和稳定性,所以在各个模块和器件的选型时均使用工业级元件并进行抗干扰测试和老化实验。

电源部分的设计为:电源5V直流输入,经过LDO芯片AMS1117-3.3和AMS1117-1.8分别变压为3.3V和1.8V,为板上芯片、外设以及内核供电。

串行通讯接口的设计为:RS-232电平转换芯片选用ADM3202ARN。RS-485电平转换芯片选用SN65HVD3082ED。由于RS-485电路可能将外部网络的瞬间大电流引入系统,必须进行隔离处理。电源部分通过DC-DC器件将系统主电源和RS-485电路电源隔离,信号部分用光耦器件隔离。

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