基于ZigBee的液位过程控制实验平台设计

摘要：应用ZigBee技术，设计了一种液位过程控制实验平台，以期实现工业现场和控制室之间的无线信号传输来代替目前的有线传输模式。经过分析有线模式的众多弊端，提出了无线模式的解决方案，并通过ZigBee短距离无线通信以及其他物联网技术来完成参数的采集、传输、存储和显示。
关键词：ZigBee；过程控制；物联网；信号传输

0 引言
目前，许多领域都需要对水位、油罐液位、锅炉液位等进行监控。然而，传统的液位控制系统中工业现场和控制室之间都是通过有线模式进行信号传输，缺陷非常明显，其安装、调试成本高，铺设线缆麻烦，其他干扰因素繁杂。
为了解决传统液位控制系统中有线模式带来的麻烦，采用基于ZigBee短距离无线通信方式的液位过程控制实验平台，可以克服目前有线模式的不足，降低安装、调试、维护的成本，因此，它必将成为未来过程控制实验平台市场中的主流。
ZigBee核心技术可以归结为无线传感器网络技术，该技术具有低成本、低功耗、方便扩展等优点，它的网络结构灵活多变，传感监测范围广，无需接线即可随时增加监测点。因此，无线传感网络在军事、农业、工业、医学、家居生活及娱乐方而有着广阔的应用前景。
本系统是在基于ZigBee的无线传感器网络技术的基础上设计的无线液位过程控制装置，符合传感器智能化、无线化、网络化的发展趋势。

1 系统总体设计
本系统通过ZigBee无线技术将CS—E型液位过程控制装置的信息传输到数据库中。一方面，操控人员和用户可以通过PC机应用程序或者网页形式访问数据库，从而实时监测液位传感器信息。另一方面，操作人员还可以通过PC机发送控制指令，控制指令通过ZigBee网络到达液位控制节点，然后通过执行器达到液位控制之目的。其液位过程控制装置结构图如图1所示。

2 系统硬件集成设计
无线液位过程控制系统主要由液位传感器、控制执行机构、无线数据传输(终端节点)、中心控制、上位机液位显示等部分组成，其系统框图如图2所示。