随着工业的现代化和高效化发展,各种工业控制系统已经在冶金、电力、石化等各个领域得到了广泛应用。工业控制系统的发展也推动着工业网络化的发展,将无线传感技术与工业技术相结合形成工业无线网络控制系统,应用于工业企业的生产领域实现生产全流程的远程监测,获取重要的工业流程数据将成必然趋势。在工业无线网络控制系统中,系统的实时性响应发挥着至关重要的作用,直接关系着企业生产能否顺利安全的进行。工业无线网络一般是基于无线传感器网络,IEEE802.15.4正是一种适用于无线传感器网络的通信协议,MAC层的保证时隙GTS机制能为无线传感网络提供良好的实时性保障。本文重点对IEEE 802.15.4MAC层的实时接入能力作研究,使用OPNET仿真软件建立了带GTS机制的分析仿真模型,分析了在不同超帧级数SO下,帧传输速率和缓冲容量对GTS机制下的网络吞吐量和延时的影响。研究结果表明,对于低传输速率和低缓冲容量的无线传感器网络而言,选取合适的SO值(SO=2或3),带GTS的分配时隙机制更适合用来提升网络利用率和系统实时性响应。在仿真分析的基础上,为了达到将理论研究与实际应用相结合的目的,通过搭建实际的网络平台来模拟工业现场环境,使用无线网络传感器节点进行点对点通信。设计的传感器节点以32位ARM微控制器STM32为核心,结合外围传感器和2.4GHz无线收发模块CC2430作为无线工业网络结构中的节点。STM32控制传感器采集环境参数,由无线收发芯片CC2430将数据发送给相邻节点,数据经无线传感器网络节点的多级转发最终送到计算机终端,实际观察数据的传输结果,实现对工业网络环境的监测。设计的传感器节点可以保障实时数据的传输,所建立的无线传感器网络也能满足工业无线网络的实时性要求,可以用于工业网络现场进行测验并推广发展。