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            EEPW首頁(yè) > 嵌入式系統(tǒng) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > ZigBee技術(shù)在用戶端配電系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

            ZigBee技術(shù)在用戶端配電系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

            作者: 時(shí)間:2016-12-21 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            引言

            本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/201612/332281.htm

            隨著全球范圍內(nèi)智能電網(wǎng)建設(shè)逐步展開控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,作為智能電網(wǎng)用戶的配電系統(tǒng)智能化管理也越來(lái)越重要。目前用戶端配電管理系統(tǒng)都會(huì)考慮采用多種通信技術(shù)混合組網(wǎng)的方式,以克服現(xiàn)有技術(shù)固有的一些不足,其中工業(yè)以太網(wǎng)、GPRS及CDMA等作為遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò);無(wú)線短距離通信、載波等作為短程通信網(wǎng)絡(luò)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,即最后1公里內(nèi)的通信方式。ZigBee技術(shù)作為一種新興的短距離、低速率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),是一種很好的短距離通信方式。它有很多優(yōu)點(diǎn)CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有,譬如低功耗、高可靠性,以及自組網(wǎng)功能等等,使它能在短距離通信方面有著很大的發(fā)展空間。因此,基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線自動(dòng)抄表系統(tǒng)成為了一個(gè)熱點(diǎn)。本文主要介紹一款ZigBee技術(shù)無(wú)線模塊及基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在工廠配電管理系統(tǒng)中的應(yīng)用。

            1. ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)

            ZigBee無(wú)線技術(shù)的特點(diǎn)是低耗電、低成本、低數(shù)據(jù)速率、短距離、通信可靠性高。它的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲饕С?種自組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò)類型,即星型結(jié)構(gòu)(Star)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(Mesh)和樹型結(jié)構(gòu)(Cluster Tree),特別是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。這使ZigBee技術(shù)在低耗電、低成本、低數(shù)據(jù)速率、可靠性強(qiáng)的無(wú)線抄表系統(tǒng)中發(fā)揮巨大的作用。

            目前,電能管理系統(tǒng)中運(yùn)用的另外一些通信方式如低壓電力線載波(PLC),RS485有線通訊都存在各種各樣的弊端。表1列出了ZigBee與其他通信技術(shù)的比較,從表1中可以看出ZigBee技術(shù)優(yōu)勢(shì)比較明顯。ZigBee技術(shù)是電能管理系統(tǒng)中一種非常理想的通信方式。它適用于一些短距離無(wú)線電能管理系統(tǒng)通信方式的實(shí)現(xiàn)手段,例如寫字樓、辦公樓、宿舍樓、工廠等無(wú)線電能管理系統(tǒng),尤其適用于一些布線困難舊樓改造的能耗管理系統(tǒng)中。

            表1 ZIGBEE與其他信技術(shù)的比較

            2. ZigBee無(wú)線模塊的設(shè)計(jì)

            ZigBee無(wú)線模塊是ZigBee無(wú)線配電管理系統(tǒng)中的主要組成部分,它在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中擔(dān)當(dāng)通信的銜接作用,它負(fù)責(zé)把網(wǎng)絡(luò)中所有電表的通信連接起來(lái),方便各個(gè)電表把數(shù)據(jù)上傳給主站(即電能管理中心)。

            本文設(shè)計(jì)的ZigBee無(wú)線模塊采用導(dǎo)軌式安裝的安裝方式,可以方便地安裝在35mm的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上,這使模塊能靈活的安裝在各類配電箱、配電柜中。其外觀側(cè)視圖如圖1所示。

            圖1 ZigBee模塊側(cè)視圖

            ZigBee無(wú)線模塊分為兩類,其中ZigBee信號(hào)轉(zhuǎn)RS485信號(hào)的模塊稱為ZigBee采集模塊,它負(fù)責(zé)和下面電表之間的通信;而ZigBee信號(hào)轉(zhuǎn)以太網(wǎng)信號(hào)的模塊稱為ZigBee網(wǎng)絡(luò)終端,它是整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)發(fā)起者,即ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的中心節(jié)點(diǎn)。ZigBee無(wú)線模塊的技術(shù)參數(shù)如下:1)采用AC220V輸入;2)工作頻率范圍為2.41GHz~2.48GHz,RF信道為16,接收靈敏度為-94dbm,發(fā)射功率為-27dbm~25dbm;3)采用Mesh網(wǎng)狀網(wǎng),實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)的功能,尋址方式采用IEEE802.15.4/ZigBee標(biāo)準(zhǔn)地址,同一個(gè)中的網(wǎng)絡(luò)容量最大為255個(gè);4)可以配置無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的ID、網(wǎng)絡(luò)通道,擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)的容量。

            ZigBee無(wú)線模塊的原理框圖如圖2所示,它主要由開關(guān)電源部分、ZigBee無(wú)線傳輸部分及接口轉(zhuǎn)換部分組成。開關(guān)電源電路部分主要采用美國(guó)PI公司TOP221Y(TOPSwitch),使用反激式功率變換電路,把交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源;無(wú)線傳輸部分主要采用MC13213芯片,它是freescale第二代ZigBee芯片,內(nèi)部帶有MCU芯片和無(wú)線收發(fā)器;功率放大器采用SKY65336,它最大可以支持20dbm的功率放大功能。


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