无线仪表通信技术介绍

无线仪表通信技术介绍

ZigBee技术

无线HART技术

WIA-PA技术

WI-FI技术

Idigi与云计算

ZigBee

l Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，Zigbee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。

l ZigBee 是由ZigBee 联盟所主导的标准，定义了网络层、安全层、应用层、以及

各种应用产品的资料；而由国际电子电机工程协会（IEEE）所定制的802.15.4标准，则是定义了物理层及媒体存取层。

l 2001 年8 月成立的ZigBee 联盟就是一个针对WPAN (无线个人局域网)网络而成

立的产业联盟。该联盟致力于近距离、低复杂度、低数据速率、低成本的无线网络技术。他们开发的技术被称为ZigBee 技术，该技术希望被部署到商用电子、住宅及建筑自动化、工业设备监测、PC 外设、医疗传感设备、玩具以及游戏等其他无线传感和

控制领域当中；

l ZigBee 联盟已于2005 年6 月27 日公布了第一份ZigBee 规范ZigBee Specification V1.0。这标准定义了在IEEE 802.15.4-2003物理层和标准媒体接入控制层上的网络层及支持的应用服务。ZigBee联盟的长期目标是能够建立基于互操作平台和配置文件的可伸缩、低成本嵌入式基础架构；

ZigBee网络拓扑结构

C：协调器，网络的核心，确定网络的ID号，通信通道号等参数。

不可断电。

R：路由，可作为数据的接力设备，也可作为数据产生设备。不可断电。

E：端点，数据端点，可断电或休眠，通过路由与其它设备通信。

ZigBee网络主要参数

通信频段ISM 2.4GHz

通信通道16个（可任选或设置）

网络识别32位ID（相同ID为同一个网络，才可互通）设备地址64位固定地址或16位动态地址

空中通信速率250kbps

发射功率1mW~50mW（1dBm~20dBm）（可设定）

接收灵敏度－100dBm

室内通信距离可达100m

室外视线内通信距离可达3200m

ZigBee相关产品来源

嵌入式应用，国外产品（如美国Digi公司），国内产品。

应用方面的问题

WirelessHART（无线HART）

l FF、PNO 和HCF（Emerson、SIEMENS、E+H、ABB等）组建无线合作组(Wireless Cooperate Team)，支持在过程自动化（PA）领域统一使用WirelessHART；

l 2008年1月，HART7.1（WirelessHART）发布；

l 2008 年7 月18 日，瑞士国家委员会向IEC SC65C 提交了WirelessHART 的NP 和PAS文件；

l 2008年9月19日WirelessHART通过IEC PAS投票，成为IEC/PAS 62591 Ed.1；

l 2008 年10 月24 日WirelessHART 通过IEC NP 投票，将WirelessHART增加到由MT9维护的IEC 61588和IEC 61784中。

无线HART网络拓扑结构

Mesh, Star, Mesh-

Star 三种结构都支持,

每个网络设备具有路

由能力。

l 网络拓扑结构：Mesh, Star, Mesh-Star 三种结构都支持,每个

网络设备具有路由能力。

l 协议层结构划分：5 层结构，物理层、链路层、网络层、

传输层、应用层。

l 管理模式：所有资源分配和管理统一由System Manager 负

责。

l 用户应用进程配置：在配置不同的用户应用进程间的通

信关系时，通信的端点以64 位网络地址和网络ID 标识。

l 只在物理层上兼容IEEE 802.15.4:2006，在MAC 层上并不兼

容。

l 跳频方式：时隙跳频+慢跳频，按照预设模式进行跳频选择。

l 信道接入方式：TDMA （Time Division Multiple Access ）

时分多址。把时间分割成周期性的帧，每一个帧再分割成若干

个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可

以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。

l 时钟同步机制：利用Ack 报文中的时戳同步。

l 安全机制实现：在数据链路层和传输层实现认证和加密功能。

产品来源：国外购买，仪表为嵌入式应用，网关需购买。

应用中存在的问题无线HART 的主要特点

网关仪表

WIA-PA

l WIA-PA （Wireless Networks for Industrial Automation-Process Automation）l2006 年9 月，全国工业过程测量和控制标准化技术委员会立项开展“工业用无线通信技术”国家标准体系研究及关键标准起草工作；

l由中国科学院沈阳自动化研究所牵头，联合浙江大学、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、重庆邮电大学、上海工业自动化仪表研究所、北京科技大学、西南大学、中科博微公司、浙江中控集团、东北大学、大连理工大学等组成“工业用无线通信技术”标准体系研究及关键国家标准起草工作组；

l2008年8月完成了《工业无线网络WIA规范第1部分：用于过程自动化的WIA系统结构与通信规范》WIA-PA 的IEC PAS文件和国家标准草案制定工作；

l2008 年8 月底，SAC/TC124 通过国家标准化管理委员会国际部及时向IEC正式提交了WIA-PA 的IEC PAS文件草案的表决稿；

l2008年10 月31日WIA-PA技术于以96％的得票率通过IEC审查（仅日本反对），成为IEC/PAS 62601，是国际上与WirelessHART被同时承认的仅有的两个国际标准化文件之一；