基于IEEE802.15.4的工业无线现场设备的开发

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工业无线通信技术被称为工业控制领域的革命性技术,是继现场总线之后的又一个热点技术,是降低自动化成本、提高自动化系统应用范围的最有潜力的技术,也是未来几年工业自动化产品新的增长点。随着2008工业无线通信国际大会的顺利召开,国内即将迎来一个工业无线通信飞速发展的时期,越来越多的厂家将投入到工业无线产品的开发队列中。在此情况下,本文依托两个国家863项目重点子项:基于IEEE802.15.4的测量与控制用无线通信模块(编号:2006AA040302-1)和基于IEEE802.15.4的智能仪表(编号:2006AA040302-2),研究开发了具有自身特色的工业无线现场设备。   本文首先介绍了工业无线通信发展历程以及几种国际无线标准、组织,接着对几种主要用于工业上的无线通信技术简单概述。在对基于IEEE802.15.4的工业无线测控系统的体系结构和该系统的现场设备的功能需求的认真分析后,给出了工业无线电动执行器、工业无线I/O设备、工业无线变送器(包括温度变送器、压力变送器、阀门定位器、电磁流量计、温湿度节点设备,这几种现场设备的硬件设计基本一样)三大类工业无线现场设备的硬件设计方案。   本文重点介绍了硬件设计部分所用到的射频电路的电磁兼容性设计、便携式电源设计等几种关键技术,在此基础上设计开发了工业无线电动执行器(模块)、工业无线I/O设备、工业无线温度变送器,并对三种设备的通信流程进行了阐述。同时利用所设计的工业无线现场设备配合工业无线网关、上位机搭建了一套工业无线测控系统,并在2008工业无线国际大会期间进行了展示。   最后对本文设计的工业无线现场设备进行了通信质量、性能和功能方面的测试。测试结果表明,工业无线电动执行器的通信成功率在99.8%以上;工业无线电动执行器和其他工业无线现场设备的输出功率在-2.25dBm~-8.112dBm之间,经估算,通信距离在实验室环境下达70米以上。
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