基于CAN和Zigbee的冗余網絡模塊開發(fā).pdf

1、在過去幾十年里，智能化儀表的廣泛應用，帶動了工業(yè)自動化的飛速發(fā)展，然而在天然氣站控（門站監(jiān)控、調壓站監(jiān)控、分輸站監(jiān)控等）領域，信號傳輸方式依然廣泛采用傳統(tǒng)的4-20mA的模擬信號。由于每個終端信號都需要2根傳輸電纜，這樣當系統(tǒng)升級或擴展時，電纜的鋪設、安裝和維護將變得異常復雜，同時通信的穩(wěn)定性也大幅下降，因此尋找一種安全穩(wěn)定的替代傳輸方式是當前天然氣站控領域的迫切需求。
　　在其它工業(yè)過程監(jiān)控領域（如生產監(jiān)控系統(tǒng)、電氣監(jiān)控系統(tǒng)），

2、國內外目前最為先進的信號傳輸方式是現(xiàn)場總線傳輸方式（如MODBUS、PROFIBUS、Lonworks、CAN等）。這些現(xiàn)場總線技術具有穩(wěn)定、高效率、高實時性的特點，所以也能夠應用于天然氣站控系統(tǒng)中，因此本文擬使用現(xiàn)場總線來替代傳統(tǒng)的4-20mA的模擬信號作為監(jiān)控信號傳輸新方式。
　　分析現(xiàn)場總線傳輸方式，它們若在工作環(huán)境比較好（如線纜質量較高、環(huán)境溫度溫和且變化不大等）的情況下，則能夠很好地滿足通信要求，然而當在工作環(huán)境較差（如

3、線纜老化較快、環(huán)境溫度過高）的情況下，信號的傳輸將會受到較大的影響。在天然氣站控系統(tǒng)中，若出現(xiàn)信號斷開的情況，將給天然氣企業(yè)帶來不可忽視的經濟損失?；谶@種考慮，本文希望在現(xiàn)場總線無法通信時，仍然有第二個通道可以通信（即使其速率較低），因此本文提出一種以有線和無線相互冗余的傳輸方式來保證監(jiān)控信號的連續(xù)性和穩(wěn)定性，即當有線網絡（較快速）正常時，系統(tǒng)使用有線網絡通信，而當有線網絡異常時，系統(tǒng)啟用無線網絡（較慢速）通信。
　　本文的冗余

4、傳輸方式使用兩種模塊:終端節(jié)點模塊和網關節(jié)點模塊。通過給每個現(xiàn)場的傳感器或執(zhí)行器配備一個終端節(jié)點模塊，而為工控計算機配備一個網關模塊，并將所有的終端節(jié)點模塊連接到這個網關節(jié)點模塊，從而組成完整的通信網絡。
　　本文采用的有線通信技術是CAN總線技術，無線通信技術是ZigBee技術，它們各自在工業(yè)領域的應用都較為成熟。基于這兩種技術，本文選擇了CAN傳輸芯片和ZigBee傳輸芯片，選取了一款基于Cortex-M3內核的ARM芯片作為