两级树模型无线传感网络在制造现场的应用.pdfVIP

68 2011年2月 中国制造业信息化 第40卷 第 3期 两级树模型无线传感网络在制造现场的应用 吴金娇 ，刘树青 ，程玉才。 (1．南京工程学院先进制造技术工程中心，江苏 南京 211167) (2．南京瀚之显电子科技有限公司，江苏 南京 210022) 摘要：针对制造现场信息采集和传送的特点，采用基于Zigbee标准的两级树模型无线传感网络来 实现制造现场信息的实时准确的采集和传送，开发 了简洁实用的协议栈软件。最后建立了B／S 架构的制造现场系统软件平台，在基手网络公共数据库的基础上实现现场信息的系统集成。 关键词 ：两级树模型 ；无线传感 网络；制造现场；信息采集 ‘ 中图分类号：TP29；THI66 文献标识码：A 文章编号：1672—1616(2011)03—0068—03 制造过程的信息采集是实现制造过程 自动化 Modbus／Profibus等通讯协议来获得，文献 [1]、[2] 控制和管理的基础。在制造系统运行过程中，只有 等相关文献对这方面的问题做 了较详细的论述，本 其输出状态(如产品质量信息)、制造资源利用状况 文不再述 。 和复杂的环境信息等不断地反馈到制造过程的各 本文 中无线数据采集传送节点硬件平 台为 个环节 ，才能实现制造系统的动态调度l】j。近年 AT86RF212射频芯片 +ATMEGA128(MCU)，工 来随着无线传感网络技术的极大发展，制造过程中 作于780MHz频段，频段干净，避免了2．4G】 频 各种状态信息的实时准确的无线感知采集和传送 段内Bluetooth和WiFi等民用无线设备的干扰，并 成为可能。无线制造现场信息采集传输系统的优 且绕射能力强，传输距离远。 势表现在无线节点安装灵活、自组织接入网络、降 1．1 两级树模型 低运行成本、促进新增值应用的开发等许多方面， 基于 IEEE一802．15．4标准的ZigBee规范作 具有 良好的工业应用价值。鉴于无线传感网络技 为无线传感器网络中最具发展前景的标准，受到了 术应用行业的广泛性和差异性，其开发和应用进入 国际上众多知名公司和协会的支持。本文对Zig— 了一个实用和多样化 的局面，富于创新和独家特点 bee标准中的树型结构进行了扩展，建立 了一种具 的无线产品和方案是解决每个具体应用问题的关 有多个簇 的两级树网络。在该网络中，首先主协调 键 。本文开发设计 了基于 Zigbee标准的两级树模 器与一些节点组成第一级树，主协调器在整个网络 型无线传感网络来实制造现场信息的采集和传送。 中是惟一的；接着第一级树 中的某些路 由器与周围 的一些孤立节点构成若干个第二级树，这些路 由器 ’称为从协调器，在整个网络中存在多个从协调器， 1 无线制造现场信息采集系统 的网 这样的两级树模型起到了扩大网络规模的作用。 络结构 同时，针对该模型设计并实现一个树型路由算法， 数控设备运行状态信息的获取因具体数控系 采用该路由算法 ，路由器和协调器不需要构建路 由 统的不同而有所不同。随着数控系统的开放性越 表，而是直接根据接收到的数据包的 目的地址进行 来越高，数控设备状态信息的获取方式越来越标准 路 由，由此可以节省整个网络的能量消耗 J。