摘要：采用ZigBee协议组成无线网络，设计出可以自动接入该无线网络的节点，使用了基于ZigBec技术的CC2530芯片和FPGA。摒弃了以往采用MCU控制CC2530的方式，对本身具有8051内核的CC2530芯片进行更大限度地利用。详细地论述了一种新型无线网络节点的设计方法，实现了可靠和高速的无线网络数据传输，具有操作方便快捷、低功耗和便于移动的优点。关键词：ZigBec；CC2530；FPGA；无线网络 引言 在当今的技术领域，使用ZigBee协议进行组网正趋向于成熟。使用ZigBee技术，可以简单地组建一个广泛适用、稳定可靠的无线网络，这种网络由多个具有计算处理、无线通信、传感技术以及控制能力的单节点构成。ZigBee技术利用全球公用的公共频率2．4 GHz，应用于监视、控制网络时具有低成本、低耗电、网络节点多、传输距离远等特点。无线网络根据应用环境和要求的不同有着不同的种类划分，在医疗、保健、化学处理和灾难救助等领域应用广泛。并且静态节点和动态节点随社会发展开始相互结合，使得整个网络更加灵活。本文设计了一种无线网络节点，在静态的无线网络结构中能动态地作为一个节点参与组网，不再采用MCU控制以CC2530为主芯片的模块的方式，而采用CC2530与FPGA相互传输控制；使用CC2530所具有的ZigBee协议进行互联，实现一种新型的动态无线网络节点的设计。 1 网络协议与结构1．1 ZigBee协议 ZigBee是以IEEE 802．15．4无线标准为基础开发的无线传感器网络协议，是IEEE第一种用于传感器与制动器等监测和控制应用的开放无线标准。无线传感器网络由许多功能相同或不同的传感器节点组成，而每个传感器节点由数据采集、数据处理和控制、通信和电源4个模块组成。节点在网络中负责完成数据的采集、收发和转发。作为ZigBee协议网络节点，需要有IBEE 802．15．4标准的PHY和MAC层，这两层组成了控制和数据传输的架构，ZigBee层架构如图1所示。 本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/190019.htm ZigBee在底层具有OSI模型开始的两层架构，物理层(PHY)定义了无线射频特征，支持2种不同的信号：2450 MHz和868／91 5 MHz。本文使用的频段在2．4GHz ISM。IEEE 802．1 5．4标准允许在这个全球频段内使用250 kbps的数据速率，还可以提供1 6个不同的信道。而介质访问控制层(MAC)负责相邻设备间的单跳数据通信，它与网络层连接，经过相互协调和数据传送来工作，也建立设备间的单跳数据通信的协调、关联和安全。网络层(NWK)支持的网络拓扑有星型、树型和网格型。应用层则包括APS子层、ZDO和管理平台以及应用对象架构。由ZigBee架构可知它们的相互关联：安全服务提供层(SSP)保护了应用层、网络层(NWK)和介质访问控制层(MAC)，由此建立起了安全机制；而安全服务提供层(SSP)则是通过ZDO和管理平台进行初始化和配置的，要求实现高级加密标准。1．2 无线网络结构 ZigBee网络由一个中心协调器(Coordinator)和多个路由器(Router)组成。路由器在网络中为全功能节点(Full Function Device)，和选配的终端节点(End Device)一起组成了ZigBee网状网。ZigBee网状网拓扑结构如图2所示。 上一页 1 2 3 4 下一页

一．随着现代工业的发展以及自动化程度的不断提高，对于一些中大型的控制系统提供了很大的方便，不仅能使控制变的容易、而且使得操作变的更加简单。在TFT制造业中，一些工作必须由特定的设备去完成，如液晶洗净工程，以前我们在液晶洗净工程系统中采用的是单一的PLC和一些开关的控制，使得系统的线路比较复杂，而且不是很稳定，容易出现故障，在解决故障时也不是很方便（由于线路的复杂和报警监视系统的缺陷），而且操作也不方便，再功能方面也不够完善，很多事情还得由人工去完成，如洗剂的糖度、PH值、纯水比抵抗值，废液的排放等。这样不仅工作效率底，而且有时很容易出错。后来我们想到采用CC-Link和人机界面进行改造，使得系统控制和线路都变的很简洁，操作也变的非常的简单，整个系统的稳定性也很好，而且增加了系统故障监视系统，出现故障能够及时的反映出来，系统比较容易保养、维护、维修。另外，采用CC-Link和人机界面使得系统的扩展性加强，而且容易进行分散控制。在液晶的洗净工程中比较适用。该系统主要有四个部分组成，及装载部分、主体部分、卸载部分、废液回收部分。装载部分主要是将产品装载并且将它传送到设备的主体部分，然后由主体部分用超音波和洗剂对产品进行清洗、烘干。主体的清洗部分也分三个部分，首先是用洗剂清洗，然后用纯水冲洗，再用纯水泡洗。液回收部分主要是回收废的洗净液。该系统比较分散。如用单一的PLC会使得线路很繁杂，控制面板也是非常的杂，控制开关需要很多。现在的控制面板如图1所示。该系统的动作部分主要有传送部分、摇晃部分、液循环部分、精确加热控制部分、热循环控制系统、废液回收系统。系统共采用了27个电机，基本都采用了FR-500变频器控制。系统总共用了600多点输入、输出点（包括备用点）。 二．整个系统采用了三菱A系列的PLC和GOT人机界面以及16个远程I/O模快组成。系统图如下图所示。 系统结构图 以上是整个系统的控制图。我们采用了A1SJ61BT11为通讯单元和CC-Link专用电缆FANC-SBH构成一个通讯网络。在电缆的两端要接终端抵抗。我们采用SW1D5-CCMAP可以直接将通讯程序产生出来。程序比较简单，也可以自己写。采用CC-Link连接，主局一台CPU对应连接远程I./O单元，远程节点单元，本地局单元最多只能连接64台,如在一个系统中全部连接远程I/O单元可以连接64台及远程输入，输出2048点，全部是远程节点单元只能连接42台，若全是本地局或待机主局至多连接26台。在CC-Link系统中可以连接的设备除上面所提到的以外还有定位单元，RS232InterFace单元，GPP机能用周边设备增加单元，FX系列的PLC，T分支单元，ACservo，以及电磁阀，感应器，指示计，温调计等等。 上一页 1 2 下一页

　　全球领先的电子解决方案制造商 Molex 公司最近当选为 CC-Link 合作伙伴协会 (CLPA) 的董事会成员，该协会是一家全球性机构，主要从事 CC-Link 和 CC-Link IE 开放式自动化网络技术的开发与推广。CLPA 为众多的成员公司提供支持，在产品开发方面提供技术协助，从事合规测试，并向市场推广 CC-Link 的兼容产品。 本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/270362.htm 　　Molex 的产品经理 George Kairys 表示 ：“在技术曲线上保持领先，对于在全球范围内服务于处于动态中的自动化市场来说，具有基础性的作用。”。“当选为 CLPA 的董事会成员，为我们提供了无与伦比的机会来从事应用的开发工作，并为 CC-Link 指明未来的技术发展方向。” 　　CC-Link 是一种引领市场的开源通信协议，在提供机器人和自动化解决方案的设备制造商、装配线集成商与系统集成商之间广泛部署。在亚洲，CC-Link 是领先的开放式工业自动化网络技术，并且在欧洲和美洲日益流行开来。这种高速、高性能的工业网络技术可以为众多行业提高生产效率，包括汽车、电子消费品、包装消费品、食品和饮料、生命科学，以及能源管理等。 　　自动化处理过程中有关的功率、数据速率、机载内存以及其他高级功能正在呈指数级增长。在系统控制越来越倾向于使用传感器或设备的同时，CC-Link 所提供的公共基础设施可以提高通信的效率。CC-Link 可使来自众多不同制造商的设备在高速的确定性控制系统中进行通信。改进的机械与设备层通信则可以实现更加平滑的生产运营效果。 　　CLPA 董事会、市场工作小组与技术工作小组可协助供应商进行产品的开发。Molex 为自动化和工业应用制造一系列 CC-Link 兼容的产品，包括 I/O 块、远程 I/O，以及网络接口卡等。作为 CLPA 的董事会成员而开展合作，在全球的大批量制造行业中，可以使 Molex 进一步巩固对行业协同和最终用户的承诺。 　　Kairys 补充道：“与 CLPA、合作伙伴公司和各成员开展协同，有利于推进 CC-Link 协议的使用与其商业目的，这将为 Molex 的客户实现更多的价值。” 　　有关更多信息，请访问 http://www.cc-link-g2a.com。如要获取有关 Molex 产品与行业解决方案的信息，请在 www.molex.com/link/register 处注册订阅我们的电子公告新闻通讯。

　　CC-Link是Control&Communication Link(控制与通信链路系统)的简称，是三菱电机于 1996年推出的开放式现场总线，其数据容量大，通信速率多级可选择，而且它是一个复合的、 开放的、适应性强的网络系统，能够适应于较高的管理层网络到较低的传感器层网络的不同范围。 　　CC-Link是一个以设备层为主的网络，一般情况下， CC-Link整个一层网络可由1个主站和64个从站组成。网络中的主站由PLC担当，从站可以是远程I/O模块、特殊功能模块、带有CPU和PLC本地站、人机界面、变频器及各种测量仪表、阀门等现场仪表设备，且可实现从CC-Link到AS-I总线的联接。CC-Link具有高速的数据传输速率，最达可达10Mb/so CC-Link的底层通信协议遵循RS485，一般情况下， CC-Link主要采用广播一轮询的方式进行通 信， CC-Link也支持主站与本地站、智能设备站之间的瞬间通信。 本文引用地址： 1. CC-Link的数据通信方式 　　CC-Link的通信方式可分为2种:循环通信和瞬时传送。循环通信意味着不停地进行数据 交换。各种类型的数据交换即远程输入岖，远程输出RY和远程寄存器RWr、RWw。一个从站可传递的数据容量依赖于所占据的虚拟站数。占据一个从站意味着适合32位RX和/或RY，并以每4个字进行重定向。如果一个装置占据两个虚拟站，那么它的数据容量就扩大了一倍。除了循环通信， CC-Link还提供主站、本地站及智能装置站之间传递信息的瞬时传送功能。信息从主站传递到从站，信息数据将以150字节为单位进行分割，并以每批150字节传递。若从站传递到主站或其他从站，每批信息数据最大为34字节。瞬时传送需要由专用指令来完成。瞬时传送不会影响循环通信的时间。 2. CC-Link测控网络的优势 CC-Link的优势如下: 　　(1)高速率大容量的数据传送。 　　(2)拓扑结构有多点接人、T型分支、星型结构。 　　(3) CC-Link使分布控制成为现实。 　　(4)自动刷新功能、预约站功能:这一特性是CC-Link独特之处，以PLC作为CC-Link的主 站，由主站模块管理整个网络的运行和数据刷新，主站模块与PLC的CPU的数据刷新可在主站参数中设置刷新参数，便可以将所有的网络通信数据和网络系统监视数据自动刷新到PLC的αU中，不需要编写刷新程序，这样，也不必要考虑CC-Link主站模块缓冲寄存区的结构和数 据类型与缓冲区的对应关系，简化编程指令，减少程序运行步骤，缩短扫描周期，保证系统运行实时性。预约站功能在系统的可扩展性上显示出极大的优越性，也给系统开发提供了很大的方便。预约站功能指α-Unk在网络组态时，可以将现在不挂上网络而计划将来挂接到CC-Unk的设备，在网络组态时事先将这些设备的系统信息(站类型、占用数据量、站号等)在主站中登录，而且可以将相关程序编写好，这些预约站挂接到网络中后，便可以自动投入运行，不需要重新进行网络组态。而且在预约站没有挂接到网络中时CC-Unk同样可以正常运行。 　　(5)完善的RAS功能: RAS是Reliability(可靠性〉、Availability(有效性)、如vie四bility (可维护性)的缩写。备用主站功能、在线更换功能、通信自动恢复功能、网络监视功能、网络诊断功能提供了一个可以信赖的网络系统，帮助用户在最短时间内恢复网络系统。 　　(6)高抗噪性能和兼容性。 　　(7)互操作性和即插即用。 　　(8)瞬时传送功能。 3. CC-Link的组网应用优势 　　(1)组态简单:仅需要在参数表中设置相关的参数便可以完成系统的组态工作，以及数据刷新映射关系(也可以通过专用的参数配置软件进行设置)。 　　(2)接线简单:仅需要将3芯双绞线的3根电缆按照DA、DB、DG对应连接，另外接好屏蔽线和终端电阻，一般的系统接线便可完成。 　　(3)设置简单:CιUnk的每一种兼容设备都有一块CC-Unk接口卡，系统还需要对每一个站的站号和速率及相关信息进行设置，而这些信息在这些接口模块上由相应的开关进行设置。 　　(4)维护简单:由于CC-L尬的卓越性能和丰富的RAS功能，为CC-Link的维护方便性和 运行可靠性提供了强有力的保证，其监视和自检测功能使CC-Link系统的维护和故障后恢复系统变得方便和简单。 4. CC-Link现场总线在纺丝机变频调这系统中的实现 　　控制系统采用三菱公司的FX2N系列的PLC对设备进行逻辑控制，实现控制部分的高速采样数据处理。它通过FX2N-16CCL和变频器进行数据交换。为实现对生产的监控和管理的需要，系统配备了人机界面(GOT970)，该设备一方面监视生产的运行情况，包括设备的运行情况、故障报警和报警历史记录;另一方面它可以对系统内的参数进行适当的修改和优化。纺丝机的传动系统由去酸辐电机、升降轴电机、泵辐电机组成，它们分别由三台变频器来驱动，均采用三菱公司的FA500系列的变频器，其具有良好的静态特性和动态特性，具有强大的网络通信功能，它们通过CC-Link网络与PLC进行数据交换。通过CC-Link网络可以实现PLC对各变频器的控制，包括变频器的启动、停止和速率给定。 　　如果将FX2N换成QP四十QJ6IBT11程序就更加容易。