贝加莱-无线数据传输和运动控制试验平台

贝加莱(B&R)无线数据传输和运动控制试验平台

一、试验平台建设的目的：

该实验平台应满足西南石油大学对自动化专业本科学生教学、科研、实践的多种需求，能让学生综合应用电工技术、电子技术、控制理论、自动检测与仪表、信息处理、系统工程、计算机技术与应用和网络技术等较宽广领域的工程技术专业知识，并获得工程师的基本训练，具有系统分析、设计、开发与研究的基本能力。

特别是熟悉并应用在石油化工过程控制中广泛采用的工业现场总线控制技术。包括现场网络接口与通讯、现场总线网络控制、PLC/PCC控制网络、SCADA监控采集软硬件平台、无线通讯系统、系统综合信息管理系统以及运动控制系统等。使学生能在工业过程控制、运动控制、电力电子技术、检测与自动化仪表、电子与计算机技术、无线通讯技术、信息处理、管理与决策等多个领域从事系统分析、系统设计、系统运行、科技开发及研究等方面工作。

二、实验平台的系统拓扑与构成：

该平台包括如下技术包：

1、无线数据采集与传输

2、SCADA监控采集软硬件平台

3、基于分时多任务操作系统的PLC/PCC控制器

4、全集成的仿真调试软件工具和硬件平台

5、现场总线网络接口、通讯与控制

6、紧密运动控制系统

7、嵌入式工业计算机

第 1 页共19 页

ZigBee终端

监

控

级

现场显

示控制

器

监控

计算机

显示器

站控PLC1站控PLC2

工业以太网

仿真器

RS232

现场显

示控制

器

仿真器

现场显

示控制

器

仿真器

CAN

总

线

ZigBee终端

现场显

示控制

器

仿真器

站

控

级

CAN

总

线

现

场

级

现场显

示控制

器

仿真器

现场显

示控制

器

仿真器

RS232

驱动器

电机

Powe rlink总线

驱动器

电机

站控PLC3站控PLC4

工业以太网

第 2 页共19 页

三、实验平台的详细技术要求：

3.1基于分时多任务操作系统的PLC/PCC控制器

第 3 页共19 页

第 4 页共19 页

第 5 页共19 页

第 6 页共19 页

3.2现场总线网络接口、通讯与控制

第7 页共19 页

第8 页共19 页

第9 页共19 页

第10 页共19 页

3.4全集成的仿真调试软件工具和硬件平台

第11 页共19 页

3.5，SCADA系统上位软件平台

第12 页共19 页

3.6 上位监控主机

第13 页共19 页

3.7 其他技术要求：

第14 页共19 页

第15 页共19 页

3.8，无线传输技术要求

采用ZigBee适配器构建整个数据采集和监视控制系统（及SCADA系统）的无线通信网络，本系统采用Mesh网状网构建，在站点终端PCC部署ZigBee终端，再在需要绕开障碍物和增加通信距离的地点部署中继点，中心站点PCC与ZigBee终端连接，通过ZigBee无线网状网可以与下位任意PCC通信。

下位站点的ZigBee通信终端工作在End Devices/Routers模式，既支持与中心PCC的通信，又作为路由为临近的站点路由传输数据。

中心站点的ZigBee通信终端工作在Coordinators模式，既可以广播式与所有下位PCC通信（这时工作模式像通过RS-485线缆连接各下位PCC），又可以通过极少的编程，轮询式点对点对下位任意PCC通信（这时工作模式像通过RS-232线缆连接至下位指定的PCC）。

在需要绕开障碍物和增加通信距离的地点部署中继点，工作在Routers模式，为临近的站点路由传输数据。Mesh网状网是自愈合类型的网络，各ZigBee终端自动组网，当中间某些节点离线时，连接的节点自动查找附近的其他节点，自动更新路由信息，重新构建通信路径。新增加的节点会自动加入网络，建立路由信息。Mesh网络的特性能有效地绕开障碍物和增加通信距离，并且避免单一故障，如其他组网方式中中继节点下线导致的网络中断。

ZigBee组网特点：

1．集成度高，因而可靠性高而且体积小。

2．功耗低，电池寿命长，特别是利用产品独创的专利电源管理技术。

3．由于使用了抗干扰DSSS通信技术，具有用户一致公认的工作稳定性和通信可靠性。

4．传输距离远，双向通信距离可达120米，可自动中继；

5．同时支持多种接口：RS-232，RS-422，S-485，USB等，方便与不同的设备连接。

第16 页共19 页

6．具备Mesh网状网组网能力，可自动中继，极大地增强了绕开障碍物的能力，增加了无线传输的覆盖范围。

7. 采用免许可证的ISM 2.4G频段，不需要向运营商支付网络使用费。

ZigBee通信终端特性：

第17 页共19 页

第18 页共19 页

第19 页共19 页