基于ZigBee的液位過程控制實驗平臺設計

摘要：應用ZigBee技術(shù)，設計了一種液位過程控制實驗平臺，以期實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場和控制室之間的無線信號傳輸來代替目前的有線傳輸模式。經(jīng)過分析有線模式的眾多弊端，提出了無線模式的解決方案，并通過ZigBee短距離無線通信以及其他物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來完成參數(shù)的采集、傳輸、存儲和顯示。
關(guān)鍵詞：ZigBee；過程控制；物聯(lián)網(wǎng)；信號傳輸

0 引言
目前，許多領域都需要對水位、油罐液位、鍋爐液位等進行監(jiān)控。然而，傳統(tǒng)的液位控制系統(tǒng)中工業(yè)現(xiàn)場和控制室之間都是通過有線模式進行信號傳輸，缺陷非常明顯，其安裝、調(diào)試成本高，鋪設線纜麻煩，其他干擾因素繁雜。
為了解決傳統(tǒng)液位控制系統(tǒng)中有線模式帶來的麻煩，采用基于ZigBee短距離無線通信方式的液位過程控制實驗平臺，可以克服目前有線模式的不足，降低安裝、調(diào)試、維護的成本，因此，它必將成為未來過程控制實驗平臺市場中的主流。
ZigBee核心技術(shù)可以歸結(jié)為無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)，該技術(shù)具有低成本、低功耗、方便擴展等優(yōu)點，它的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)靈活多變，傳感監(jiān)測范圍廣，無需接線即可隨時增加監(jiān)測點。因此，無線傳感網(wǎng)絡在軍事、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學、家居生活及娛樂方而有著廣闊的應用前景。
本系統(tǒng)是在基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)的基礎上設計的無線液位過程控制裝置，符合傳感器智能化、無線化、網(wǎng)絡化的發(fā)展趨勢。

1 系統(tǒng)總體設計
本系統(tǒng)通過ZigBee無線技術(shù)將CS—E型液位過程控制裝置的信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中。一方面，操控人員和用戶可以通過PC機應用程序或者網(wǎng)頁形式訪問數(shù)據(jù)庫，從而實時監(jiān)測液位傳感器信息。另一方面，操作人員還可以通過PC機發(fā)送控制指令，控制指令通過ZigBee網(wǎng)絡到達液位控制節(jié)點，然后通過執(zhí)行器達到液位控制之目的。其液位過程控制裝置結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件集成設計
無線液位過程控制系統(tǒng)主要由液位傳感器、控制執(zhí)行機構(gòu)、無線數(shù)據(jù)傳輸(終端節(jié)點)、中心控制、上位機液位顯示等部分組成，其系統(tǒng)框圖如圖2所示。