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基于zigbee技术的PLC无线网络的通信设计

一、选题简介、意义

Plc是一种常见的工业控制器，广泛应用在工农业之中。随着工艺技术的发展，要求工业控制实现精细化，智能化，这就需要plc能互联组网协同工作，来实现数据和信息交互。现有Plc一般以有线方式组网多机协同工作或单机独立工作，造成组网受到场地，设备，生产条件的限制，组网有很大困难。

目前工业用plc无线网络已经出现，它具有组网灵活，可靠性高等优点，不足的是它的使用价格高，适合在大型plc控制场合使用。而在一般plc应用场合，也有着无线组网的强烈需求，但使用者更看重低成本，这就需要一种低成本的plc组网方式。

因此，本项目提出采用低成本plc无线互联组网方式实现各个plc控制。Plc可以通过zigbee模块接入zigbee网络，各个plc可以经过zigbee网络实现信息数据交互，它具有低复杂度，近距离，低功耗，低成本等优点。传输时速度可达240k，距离可达500-1000米，刚好满足各项控制需求，又能实现精细化控制。

基于Zigbee技术plc无线组网方式对于plc在各行各业的应用具也有很好的促进作用。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

课题研究:

本项目拟完成一个基于zigbee技术plc无线组网系统，借助zigbee网络将分散在各个地方的plc控制器联系在一起。

主要研究的内容：

制作设计zigbee协调节点，路由器节点软硬件。实现zigbee节点与plc的数据传输，编写程序，验证plc组网的可靠性。                     

要解决的问题：

项目以低成本zigbee方案实现plc组网,可以比较容易进行网络控制和传输，使控制更加简单化，解决一般场合的需求。

预期目标：

实现cc2530与FX3系列plc的通信和基于cc2530的plc无线组网系统软硬件验证。

研究步骤：

1.熟悉课题任务，储备相关知识，提出问题，准备各类开发工具。

2.根据任务书要求，进行合理方案设计和选择，确定最佳设计方案。

3.选择合理的元器件，熟悉元器件的使用和特性及在系统中的功能。

4.根据方案，进行详细的电路设计，绘制电路原理图。绘制系统的软件流程图，初步进行程序的编写。

5.进一步完善系统的功能，排除电路和程序设计中的各类错误，初步完成系统的代码和电路的调试。

6.继续撰写、完善毕业设计论文，熟悉论文中的各知识点，准备论文答辩。

方法及措施等：

1. 在学校图书馆查阅相关图书，杂志等。

2. 在互联网搜索与课题相关的文献资料。

3．筛选整合相关资料，在老师指导下完成论文。

 

三、设计（论文）体系、结构（大纲）

第一章 前言

1.1课题背景及意义

1.2 PLC组网发展现状

1.3本文主要研究内容

第二章 PLC组网的总体方案

2.1总体方案设计

2.2 PLC无线网络组成

第三章 zigbee无线模块的设计

3.1zigbee技术概述

3.2 zigbee组网结构的介绍与选择

3.3 支持zigbee技术的芯片比较

3.4 zigbee无线模块硬件设计

第四章PLC无线网络的通信设计

4.1.zigbee模块与PLC的串口通信

4.2 zigbee模块的软件设计

4.3 PLC无线网络的建立

第五章  系统调试

5.1 Zigbee网络调试

5.2 RS232通信调试

5.3整体测试

第六章 总结与展望

总结展望

致谢

参考文献

 

第一章 前言

1.1课题背景及意义

伴随着我国进入高新技术快速发展期，可编程控制器PLC被国内国外大范围的应用在工业制造、智慧农业、环境保护，文化产业等各个领域。而随着工艺技术的发展，要求工业控制实现精细化，智能化，这就需要PLC能互联组网协同工作，来实现数据和信息交互。现有PLC一般以有线方式组网多机协同工作或单机独立工作，造成组网受到场地，设备，生产条件的限制，组网有很大困难。这就迫切的需要一种新技术来实现PLC无线组网。

1.2 PLC组网发展现状

目前，一些有名的PLC品牌如西门子，他们为用户提供了一套专用的总线网络解决方案。这种网络相对于传统有线网络更为先进一点，但也需要布线，在使用上受到场地的限制。同时，布线成本相对会更高。由于供应商不同，其所使用的总线网络只能供自家公司PLC使用，配套设备也只能采用同一家，各PLC厂商不能实现互通，所以造成了成本高，而且有一定的局限性。

还有一种是使用以太网形式组网，这种网络可以分为三层：IPC计算机监测站为第一层；以太网集线器，双绞线收发器等为第二层；第三层为控制部分，选择TCP/IP作为通信协议，采用C/S模式控制站和监测站实现面向连接的通信。使用这种以太网建网方法，好处是，可以利用工厂已经有的网络，来提升效率。这种网络的传输速度快每秒可达到100Mbps,假如采用光纤的话，传输距离能上几十千米，而且受到的干扰也比较弱。但是此种通信方式需要用到相关串行设备，在中小企业中使用是很少的，因为它的成本比较高。 

第三种是使用串口通信模块来实现plc组网，这种方式需要在pc机上安装组态软件。然后，对软件进行简单的设计，不需要编写任何程序，通过串口通信实现pc与多台plc相连接。使用这种组网方式简单方便易操作，但由于通信时需要用到大量通信电缆及通信模块，造成组网成本高，布线复杂，也不适合一般企业使用。

1.3本文主要研究内容

根据上面的介绍，本文旨在开发一种基于zigbee网络的PLC无线网络系统。该系统主要由zigbee无线模块和PLC控制器组成，zigbee无线模块负责数据的发送接收。利用zigbee自组网网络技术，将终端节点信息发送给协调器处理，然后通过串口通信将其发送到PLC，从而实现PLC网络的通信。基于上述系统架构具有以下特点：第一，zigbee是最近才兴起的一种无线通信技术，它具有灵活布线的方式和成本低廉的特点。解决了传统有线连接布线复杂，可延伸性、可移植性、高功耗等缺点；第二，zigbee的技术特点使控制节点可以使用电池作为电源，可以放在任何环境中。最后，Zigbee 采用的这种标准IEEE802.15.4，和其他标准相比，比如 IEEE802.11，它既解决了最低需求而且相对简单，同时也降低了复杂程度和使用成本，所以zigbee是不二之选。

本次组网预期目标：

(1)设计制作zigbee协调器软硬件。实现zigbee节点与PLC的信息交互，编写程序，确定PLC组网的可行性。

(2)实现cc2530与FX3系列PLC的通信

(3)基于cc2530的PLC无线组网系统软硬件验证。

基于zigbee网络的PLC无线网络系统，因为它具有复杂程度低，传输距离近，耗电低，价格低廉等优点。传输时速度可达240k，距离可达500-1000米，刚好满足各项控制需求，又能实现精细化控制。在一般的场合使用，能大大提高企业的效率，而且它的价格相对较低，是工业使用的最好选择。PLC无线组网系统同时具有通用功能，因为它模块特性，使起来方便，不受各种场地限制等，所以其使用范围广泛且容易移植。对于促进它在各行各业发展有很好的作用。

 

参考文献

[1]瞿雷，刘胜德，胡咸斌.Zigbee 技术及应用[J]．北京航空航天出版社，2007.9:15-87.

[2]王雪.无线传感器网络测量系统[M],北京:机械工业出版社,2007:212

[3]孙利民，李建中，陈渝等.无线传感器网络[M].北京：清华大学出版社，2005

[4]顾瑞红，张宏科.基于 ZigBee 的无线网络技术及其应用[J],网络通信世界,2005. 

[5]ZigBee Alliance,ZigBee Device Objects,Version 1.OO,ZigBee Document 03265r10,December14th, 2004

[6]李刚，陈俊杰，葛文涛. 一种改进的 ZigBee 网络 Cluster—Tree 路由算法[J].测控技术，2009,28(9)：52-55

[7]杨晖，杨晨阳．基于 IEEE802.15.4 的传感器网络性能研究[J]．信号处理,2005,4A(8),444-447

[8]李文仲，段朝玉．Zigbee 无线网络技术入门与实战[M]．北京：北京航空航天大学出版社,2007

[9] 金纯，罗祖秋，罗凤，陈前斌.  ZigBee技术基础及案例分析[M]. 北京:国防工业出版社，2008.05