【应用】EFR32MG助力致远电子ZM32 zigbee模块在智慧工厂的成功应用
物联网技术的发展加速了工业 4.0 的转型升级,一系列产业已开始向信息化管理转变,传统工厂到智慧工厂的变革必然会成为未来世界制造业中的一波“浪潮”,传统工厂快速实现角色转换的方法是实现设备间的互联互通。
在大规模的网络中,例如智慧工厂行业要求多点数据采集,所有节点并发的概率和数量会增加,对网络的处理能力提出更大的挑战。致远电子ZM32系列是致远电子基于SILICON LABS EFR32MG方案设计的高性能 ZigBee 模块。
以中国十大支柱产业之一的纺织行业举例,目前织机运行自动监控一般采用单片机监控系统或基于RS-485总线的单主机集散监控系统,也有部分织机采用CAN总线的监控系统。但是这些织机运行监控系统存在成本高,系统结构复杂抗干扰性较差以及系统维护困难等缺点。
图 1 智慧工厂场景图
与RS-485总线及CAN总线相比,基于Silicon Labs EFR32MG的ZigBee技术除通信距离较短外,无论是在实时性、抗干扰和可靠性还是在系统成本和扩展性方面都具有明显的优势。同时,在系统布线方面,由于ZigBee采用无线方式,可解决布线复杂的问题。
但是,在智慧工厂这种大规模的网络中,所有节点并发的概率和数量会增加,对网络的处理能力提出更大的挑战。所以,致远电子的研发工程师对基于Silicon Labs EFR32MG的ZM32系列ZigBee模块进行了并发测试,测试其并发处理能力,主要分全终端并发上报和全路由并发上报。
图 2 ZigBee 无线方案
由世强提供的芯科EFR32MG无线通信芯片,可以支持ZigBee,Ble等低功耗协议,内部有Cotex-M4内核(40MHz),以及支持多路GPIO,极低的休眠功耗(2uA),较小的封装(5mmx5mm),极高的射频发射功率(19.0dBm),EFR32MG内部集成了可调负载电容,除必须的晶振以外,外围器件大为减少,这有效地减少了PCB的面积,这进一步确保产品的小体积。
测试结论如下:
全终端并发上报:
最大并发数量是62台,上报时间约 3.5s;
当发送字节数超过射频单帧的最大负载(74字节),并发数量最大支持20台,上报时间约 3.5s;
如果用户应用没有重发机制,并发的设备一般约 3.5s 上报完毕,没有上报成功的也无法再 继续完成上报。
全路由并发上报:
全路由的并发上报测试中,发送字节数小于射频单帧的最大负载(74 字节),最大并发数量约是 30 台,上报时间约3.5s;
如果用户应用没有重发机制,并发的设备一般约 3.5s 上报完毕,没有上报成功的也无法再继续完成上报。
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