一种基于Modbus-ZigBee协议衔接地址自动映射技术方法及转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于Modbus‑ZigBee协议衔接地址自动映射技术的转换装置及其一种Modbus‑ZigBee协议衔接地址自动映射技术方法，是将Modbus技术和ZigBee技术结合，采用Modbus协议转换器将ZigBee无线网络和Modbus工业总线相连接，同时用Modbus地址自动映射ZigBee节点地址的方式，快速、方便地实现对ZigBee节点数据的存取，对于特殊环境、特殊要求的应用，例如无布线快速应用、电池供电传感器环境监测等，是一种很有优势的可选方案。

An automatic mapping technology and convertion device based on Modbus-ZigBee protocol

The present invention provides a conversion device based on Modbus_ZigBee protocol automatic mapping technology and a Modbus_ZigBee protocol automatic mapping technology method. It combines Modbus technology with ZigBee technology, connects ZigBee wireless network with Modbus industrial bus by Modbus protocol converter, and simultaneously uses Modbus_ZigBee protocol automatic mapping technology to connect ZigBee wireless network with Modbus industrial bus. The way of automatically mapping the addresses of ZigBee nodes with DBUS addresses can quickly and conveniently access the data of ZigBee nodes. It is an advantageous alternative for applications with special environment and special requirements, such as fast application without wiring and environmental monitoring of battery-powered sensors.

【技术实现步骤摘要】
一种基于Modbus-ZigBee协议衔接地址自动映射技术方法及转换装置
本专利技术属于电子技术应用领域，具体涉及一种基于Modbus-ZigBee协议衔接地址自动映射技术方法及转换装置。
技术介绍
现在Modbus已经是工业领域全球最流行的串行链路协议。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备，许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。采用它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。ZigBee是在IEEE802.15.4规范的基础上发展来的一种无线连接技术的商业化命名,该无线连接技术主要适用于低成本、低功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备联网，其在监控应用中一般要接入上层网络，而在上层的应用中，ZigBee并没有一种成熟的统一标准。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于Modbus-ZigBee协议衔接地址自动映射技术方法及转换装置,本专利技术是将Modbus技术和ZigBee技术结合，对于特殊环境、特殊要求的应用，例如无布线快速应用、电池供电传感器环境监测等，是一种很有优势的可选方案。本专利技术涉及的一种基于Modbus-ZigBee协议衔接地址自动映射技术的转换装置，是将Modbus技术和ZigBee技术结合，采用通用的双串口单片机（MPU），并根据需要监控的传感器数量选择不同内存容量的型号。其中一个串口和ZigBee的协调器相连，根据具体装置结构的不同，物理连接可以是TTL电平、也可以是转换后的RS232电平。另一个串口和Modbus总线相连，根据需求可转换为RS232电平、RS485电平、USB转串或TCP/IP进行连接。本专利技术协议转换装置即协议转换器，将Modbus协议工业总线和ZigBee协议无线网络相连接，通过Modbus地址对应ZigBee节点地址的方式存取ZigBee节点的数据。ZigBee系统由一个协调器、数个路由器节点、数个终端节点组成，终端或路由器可连接数个不同的传感器，终端节点采用周期性休眠方式工作，以达到低功耗长期电池供电的目的。Modbus后台监控，可采用容易获得的Modbus模组，可以是电脑软件，也可以是监控模块，其功能由此模组决定。由于，各ZigBee节点的传感器数据已映射成了Modbus节点数据，因此可以方便快速地用Modbus模组建立监控环境。本专利技术的涉及的一种Modbus-ZigBee协议衔接地址自动映射技术方法，是Modbus协议装置通过Modbus协议转换电路与ZigBee协议无线网络相连接，通过Modbus地址对应ZigBee节点地址的方式存取ZigBee节点的数据，ZigBee系统由一个协调器、数个路由器、数个终端设备组成，终端或路由器连接应用对象。Modbus转换电路，通过串口与ZigBee系统连接，自动映射技术方法包括以下步骤：1）ZigBee系统各节点与协调器通信，通过协调器的串口发送或接收。2）Modbus转换电路采用自定义协议与ZigBee通信，经过电路中的CPU协议转换后，通过转换电路中的另一串口送出符合Modbus协议的数据。3）地址映射在转换器中自动进行，在协议转换器中分配一片连续的Modbus地址区，协议转换器根据ZigBee节点加入网络的先后循序分配Modbus地址，每个Modbus地址映射一个ZigBee节点地址。4)ZigBee节点地址以及对应的Modbus映射地址，都保存在转换器中，可用协议转换器自己的Modbus地址读出。从而可确定哪个Modbus映射地址对应哪个ZigBee节点。5)上位机对数据的监控，若协议转换器接收的是ZigBee节点映射的Modbus地址命令包，根据对应的数据指针修改或读取数据，并返回Modbus应答包。若是修改数据，则将对应的ZigBee地址和要修改的数据封装成ZigBee指令，通过串口1发送给Zigbee的网络协调器，在协调器中再转换成ZigBee协议发送到相应节点。所述步骤1中通信方式为：ZigBee系统各节点上行的采集数据或下行的控制数据采用点对点方式，与协调器通信，通信的数据中包含有节点的地址信息，将这些信息打包成自定义协议。所述步骤3所述的ZigBee节点地址可以是短地址，也可以是IEEE64位地址，或者是可以区分每个节点的IEEE64位地址的一部分，每个Modbus地址对应一个ZigBee节点。所述步骤3中，地址分配完成后固化映射表，地址固化后，新加入的节点可继续映射未分配的Modbus地址。本专利技术的有益效果是充分保留ZigBee无线网络低成本、低功耗、低复杂度、安全可靠、无布线等优势，同时又发挥Modbus协议有众多的应用模式的优势，从而建立一种简易、快捷、方便的Zigbee现场应用模式。附图说明图1环境数据采集应用示意图；图2ZigBee-Modbus地址自动映射流程图；图3ZigBee-Modbus映射地址数据使用流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明，但不是对本专利技术的限制。实施例：采用Modbus-ZigBee协议衔接地址自动映射技术方法所设计的环境数据采集应用，由图1所示，ZigBee系统由一个协调器、数个路由器、数个终端设备组成，终端或路由器节点连接环境数据采集传感器，终端节点采用定时采集数据，其余时间睡眠的方式工作，从而使采用电池供电，能提供2-3年的工作时间。协议转换器，通过串口1与ZigBee系统连接，通过串口2转换成RS485电平与Modbus总线连接，使上位机能够利用采集的数据进行监控。采用Modbus-ZigBee协议衔接地址自动映射技术方法所设计的环境数据采集应用，由图1所示，ZigBee系统由一个协调器、数个路由器、数个终端设备组成，终端或路由器节点连接环境数据采集传感器，终端节点采用定时采集数据，其余时间睡眠的方式工作，从而使采用电池供电，能提供2~3年的工作时间。Modbus转换电路也即协议转换器，通过串口1与ZigBee系统连接，通过串口2转换成RS485电平与Modbus总线连接，使上位机能够利用采集的数据进行监控。自动映射技术方法包括以下步骤：1）ZigBee系统各节点上行的采集数据或下行的控制数据通过点对点方式，与协调器通信，通信的数据中包含有节点的地址信息及采集的数据，将这些信息打包成自定义协议，通过协调器的串口发送或接收。2）Modbus转换电路采用自定义协议与ZigBee通信，经过电路中的CPU协议转换后，通过转换电路中的串口2送出符合Modbus协议的数据。3）在转换器中分配一片连续的Modbus地址区，每个Modbus地址映射一个ZigBee节点地址。4）地址映射在转换器中自动进行，如图2所示，协议转换器根据ZigBee节点加入网络的先后循序分配Modbus地址：当接收到一个数据包，如数据包中的ZigBeed地址没有记录在映射表中，即是一个新地址，则保存这个地址，同时按顺序对应映射一个没有使用的Modbus地址，并将数据保存在对应的数据区；如数据包中的ZigBee地址已在映射表中，即是一个旧地址，则更新对应数据区中的数据。地址分配完成后可固化映射表，即可防止上位机应用程序中的数据读取混乱。地址固化后，新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Modbus‑ZigBee协议衔接地址自动映射技术方法，其特征是：包括基于Modbus‑ZigBee协议衔接地址自动映射技术的转换装置，此装置简称协议转换器，其内部采用通用的双串口单片机，通过串口同时与ZigBee无线网络和Modbus总线相连；所述ZigBee无线网络由一个协调器、数个路由器、数个终端设备组成，终端或路由器节点连接数个传感器应用对象；所述Modbus总线连接Modbus模组，功能由Modbus模组决定；所述协议转换器的双串口单片机的第一串口和ZigBee的协调器相连，根据具体装置结构的不同，物理连接采用TTL电平、或者是转换后的RS232电平；所述协议转换器的双串口单片机的第二串口和Modbus总线相连，根据需求转换为RS232电平、RS485电平、USB转串或TCP/IP进行连接；所述协议转换器通过Modbus协议转换电路与ZigBee协议无线网络相连接，通过Modbus地址自动对应ZigBee节点地址的方式存取ZigBee节点的数据，该方法称为自动映射技术，自动映射技术方法包括以下步骤：1）所述ZigBee系统各节点上行的采集数据或下行的控制数据采用点对点方式，与协调器通信，通信的数据中包含有节点的地址信息，将这些信息打包成自定义协议；2）Modbus协议转换电路采用自定义协议并通过第一串口与ZigBee通信，经过电路中的CPU协议转换后，通过协议转换器中的第二串口送出符合Modbus协议的数据；3）地址映射在协议转换器中自动进行，在协议转换器中分配一片连续的Modbus地址区，协议转换器根据ZigBee节点加入网络的先后循序分配Modbus地址，每个Modbus地址映射一个ZigBee节点地址；4)ZigBee节点地址以及对应的Modbus映射地址，都保存在协议转换器中，用协议转换器自己的Modbus地址读出，从而确定哪个Modbus映射地址对应哪个ZigBee节点；5) Modbus模组对数据的监控，若协议转换器接收的是ZigBee节点映射的Modbus地址命令包，根据对应的数据指针修改或读取数据，并返回Modbus应答包；若是修改数据，则将对应的ZigBee地址和要修改的数据封装成ZigBee指令，通过串口发送给Zigbee的协调器，在协调器中再转换成ZigBee协议发送到相应节点。...

【技术特征摘要】
1.一种Modbus-ZigBee协议衔接地址自动映射技术方法，其特征是：包括基于Modbus-ZigBee协议衔接地址自动映射技术的转换装置，此装置简称协议转换器，其内部采用通用的双串口单片机，通过串口同时与ZigBee无线网络和Modbus总线相连；所述ZigBee无线网络由一个协调器、数个路由器、数个终端设备组成，终端或路由器节点连接数个传感器应用对象；所述Modbus总线连接Modbus模组，功能由Modbus模组决定；所述协议转换器的双串口单片机的第一串口和ZigBee的协调器相连，根据具体装置结构的不同，物理连接采用TTL电平、或者是转换后的RS232电平；所述协议转换器的双串口单片机的第二串口和Modbus总线相连，根据需求转换为RS232电平、RS485电平、USB转串或TCP/IP进行连接；所述协议转换器通过Modbus协议转换电路与ZigBee协议无线网络相连接，通过Modbus地址自动对应ZigBee节点地址的方式存取ZigBee节点的数据，该方法称为自动映射技术，自动映射技术方法包括以下步骤：1）所述ZigBee系统各节点上行的采集数据或下行的控制数据采用点对点方式，与协调器通信，通信的数据中包含有节点的地址信息，将这些信息打包成自定义协议；2）Modbus协议转换电路采用自定义协议并通过第一串口与ZigBee通信，经过电路中的CPU协议转换后，通过协议转换器中的第二串口送出符合Modbus协议的数据；3）地址映射在协议转换器中自动进行，在协议转换器中分配一片连续的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘光辉，赵智良，
申请(专利权)人：桂林赛普电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45