基于ZigBee的液位過程控制實驗平臺設計

摘要：應用ZigBee技術，設計了一種液位過程控制實驗平臺，以期實現工業現場和控制室之間的無線信號傳輸來代替目前的有線傳輸模式。經過分析有線模式的眾多弊端，提出了無線模式的解決方案，并通過ZigBee短距離無線通信以及其他物聯網技術來完成參數的采集、傳輸、存儲和顯示。
關鍵詞：ZigBee；過程控制；物聯網；信號傳輸

0 引言
目前，許多領域都需要對水位、油罐液位、鍋爐液位等進行監控。然而，傳統的液位控制系統中工業現場和控制室之間都是通過有線模式進行信號傳輸，缺陷非常明顯，其安裝、調試成本高，鋪設線纜麻煩，其他干擾因素繁雜。
為了解決傳統液位控制系統中有線模式帶來的麻煩，采用基于ZigBee短距離無線通信方式的液位過程控制實驗平臺，可以克服目前有線模式的不足，降低安裝、調試、維護的成本，因此，它必將成為未來過程控制實驗平臺市場中的主流。
ZigBee核心技術可以歸結為無線傳感器網絡技術，該技術具有低成本、低功耗、方便擴展等優點，它的網絡結構靈活多變，傳感監測范圍廣，無需接線即可隨時增加監測點。因此，無線傳感網絡在軍事、農業、工業、醫學、家居生活及娛樂方而有著廣闊的應用前景。
本系統是在基于ZigBee的無線傳感器網絡技術的基礎上設計的無線液位過程控制裝置，符合傳感器智能化、無線化、網絡化的發展趨勢。

1 系統總體設計
本系統通過ZigBee無線技術將CS—E型液位過程控制裝置的信息傳輸到數據庫中。一方面，操控人員和用戶可以通過PC機應用程序或者網頁形式訪問數據庫，從而實時監測液位傳感器信息。另一方面，操作人員還可以通過PC機發送控制指令，控制指令通過ZigBee網絡到達液位控制節點，然后通過執行器達到液位控制之目的。其液位過程控制裝置結構圖如圖1所示。

2 系統硬件集成設計
無線液位過程控制系統主要由液位傳感器、控制執行機構、無線數據傳輸(終端節點)、中心控制、上位機液位顯示等部分組成，其系統框圖如圖2所示。