Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều chuẩn không dây (wireless) để truyền dữ liệu với tốc độ cao giữa các thiết bị với nhau như BlueTooth hay Wifi. Nhưng đối với những mạng quản lý trong các ứng dụng điều khiển – tự động hóa công nghiệp thì Wifi hay BlueTooth lại không thể đáp ứng được.
Chúng có nhiều khuyết điểm như sử dụng băng thông rộng làm tiêu hao nhiều điện năng không cần thiết, sử dụng các nguồn điện trực tiếp, ít sử dụng pin, phạm vi kết nối nhỏ hẹp, độ trễ cao, cơ chế bảo mật đơn giản (BlueTooth), yêu cầu về các thiết bị phần cứng cao, chi phí lớn.
Nhờ chức năng điều khiển từ xa không dây, truyền dữ liệu ổn định, tiêu thụ năng lượng cực thấp, công nghệ mở đã giúp công nghệ ZigBee trở nên hấp dẫn sử dụng cho các ứng dụng mạng không dây.
Công nghệ ZigBee được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn 802.15.4 của tổ chức IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Tiêu chuẩn 802.15.4 này sử dụng tín hiệu radio có tần sóng ngắn, và cấu trúc của 802.15.4 có 2 tầng là tầng vật lý và tầng MAC (medicum Access Control). ZigBee hoạt động trong các băng tần vô tuyến ISM, và nó xác định một mạng lưới tập chung, chi phí thấp, tự tổ chức để kiểm soát, thu thập dữ liệu đồng thời cũng đưa ra các cảnh báo, công nghệ Zigbee được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, tự động hóa tòa nhà, nhà thông minh, y tế…vv
Nội dung
Bộ chuyển đổi tín hiệu Zigbee
Bộ chuyển đổi ZigBee dựa trên tiêu chuẩn IEEE802.15.4 cho phép chuyển đổi giao diện RS-232, RS-485 và Ethernet sang mạng ZigBee. Khoảng cách truyền dẫn của các sản phẩm ZigBee của ICP DAS series ZT là 700 mét (LOS, line of sight), với dải tần số truyền từ 2.405 GHz đến 2.48 GHz, được tách thành các vùng 5 MHz, cung cấp 16 kênh và 16384 PAN ID.
Series ZT-25xx không chỉ là bộ chuyển đổi với quãng đường dài mà còn có thể hoạt động như là một bộ định tuyến ZigBee để mở rộng phạm vi truyền và cải thiện chất lượng tín hiệu không dây. Các sản phẩm thuộc dòng ZT-25xx sử dụng bộ giao thức truyền thông cấp cao sử dụng mô-đun radio kỹ thuật số nhỏ, công suất thấp, được trang bị ZigBee 2007 (ZigBee Pro) của ZigBee Alliance.
Trong mạng ZigBee, chỉ được phép sử dụng một ZigBee Host và được gọi là ZigBee Coordinator, dòng sản phẩm ZT-2570, được sử dụng để khởi tạo và quản lý định tuyến. Ngoài ra, một mạng ZigBee có thể quản lý 255 ZigBee router và chịu trách nhiệm nhận hoặc bỏ qua dữ liệu từ nút cha hoặc nút con. Một tiện ích cấu hình GUI tương thích có sẵn trên Windows. Tiện ích cho phép người dùng thiết lập các cấu hình khác nhau dựa trên các loại ứng dụng, cùng với một số yêu cầu biến ZigBee như Pan ID. Giao diện người dùng thân thiện cũng giúp người dùng dễ dàng làm quen với dòng ZT-2000.
| Model | Interface | Module Type | Transmit Power | Antenna | Distance (LOS) | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ZT-2550 | 1x RS-232, 1x RS-485 | Host (Coordinator) | 11 dBm | 2.4 GHz, 5 dBi Omni -Directional antenna | 700 m | |
| ZT-2551 | 1x RS-232, 1× RS-485 | Slave (Router) | 11 dBm | 2.4 GHz, 5 dBi Omni -Directional antenna | 700 m | |
| ZT-2570 | 1× RS-232, 1× RS-485
1× Ethernet |
Host (Coordinator) | 11 dBm | 2.4 GHz, 5 dBi Omni -Directional antenna | 700 m | |
| ZT-2571 | 1× RS-232, 1× RS-485、1× Ethernet | Slave (Router) | 11 dBm | 2.4 GHz, 5 dBi Omni -Directional antenna | 700 m | |
| ZT-USBC | 1× USB | Full Function (Coordinator/Router) | 3 dBm | 2.4 GHz, PCBantenna | 60 m | |
Zigbee I/O module
Series ZT-20xx được kết hợp giữa bộ định tuyến zigbee và kênh I / O để trở thành module tất cả trong một. ZT-20xx có thể giao tiếp với zigbee host trực tiếp trong cùng một mạng. ICP DAS cung cấp nhiều module I/ O, bao gồm nhiệt điện trở, RTD, cặp nhiệt điện, đầu vào/ ra kĩ thuật số, đầu vào/ ra tương tự.
| Model | Analog Input | Analog Output | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Channel | Input Range | Sensor | Channels | Output Range | ||
| ZT-2005-C8 | 8 | -40℃~105℃ | 10 K Thermistor | – | – | |
| ZT-2015 | 6 | – | Pt100, Pt1000, Ni120, Cu100, Cu1000 | – | – | |
| ZT-2017 | 8 | ±10 V, ±5 V, ±1V, ±500 mV, ±150 mV, ±20 mA (Requires Optional External 125 Ω Resistor for current input) |
– | – | – | |
| ZT-2017C | 8 | ±20mA, 0~20mA or 4~20mA | – | – | – | |
| ZT-2018/S | 8 | ±15mV, ±50mV, ±100mV, ±500mV, ±1V, ±2.5V, ±20mA, 0~20mA or 4~20mA | Thermocouple (J, K, T, E. R. S, B, N, C, L, M, LDIN43710) (Requires Optional External 125 Ω Resistor for current input) |
– | – | |
| ZT-2024 | – | – | – | 4 | 0 ~ +5 V, ±5 V, 0 ~ +10 V, ±10 V, 0 ~ 20 mA, 4 ~ 20 mA |
|
| Model | Digital Input | Digital Output | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Channels | Contact | Sink/Source | Channels | Type | Sink/Source | ||
| ZT-2042 | – | – | – | 4 | PhotoMOS Relay | – | |
| 4 | Open Collector | Sink | |||||
| ZT-2043 | – | – | – | 14 | Open Collector | Sink | |
| ZT-2052 | 8 | Wet | Sink/Source | – | – | – | |
| ZT-2053 | 14 | Dry/Wet | Sink/Source | – | – | – | |
| ZT-2055 | 8 | Dry/Wet | Sink/Source | 8 | Open Collector | Sink | |
| ZT-2060 | 6 | Wet | Sink/Source | 4 | Power Relay | – | |
| tZT-P4C4 | 4 | Wet | Source | 4 | Open Collector | Sink | |
| Model | Analog Input | Analog Output | Digital Input | Digital Output | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Channels | Input Range | Sensor | Channels | Output Range | Channels | Contact | Sink/
Source |
Channels | Type | Sink/
Source |
||
| ZT-2026 | 4 | ±10 V, ±5 V, ±1V, ±500 mV, ±150 mV, ±20 mA (Requires Optional External 125 Ω Resistor for current input) |
– | 2 | 0 ~ +5 V, ±5 V, 0 ~ +10 V, ±10 V |
2 | Wet | Sink | 2 | Open Collector | Sink | |
Zigbee I/O module pairing
Module zigbee I/O cũng có thể được sử dụng làm ứng dụng kết nối cặp. ICP DAS cung cấp phiên bản IOP và IOG để ghép I/O từ mô-đun này sang mô-đun khác hoặc nhiều mô-đun.
Trạng thái của từng kênh đầu vào kỹ thuật số trên mô-đun IOP sẽ liên tục cập nhật trạng thái của kênh DO của zt-2000 từ xa dựa trên điều kiện của nó.
Module slave sẽ đồng bộ hóa các kênh DO của riêng nó với module host. Tất cả các mô-đun IOP đều có công tắc nhúng bên ngoài để dễ dàng cấu hình cho cài đặt giao tiếp zigbee mà không cần phần mềm và bộ điều khiển.
| Model | Digital Input | Digital Output | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Channels | Contact | Sink/Source | Channels | Type | Sink/Source | ||
| ZT-2052-IOP | 8 | Wet | Sink/Source | – | – | – | |
| ZT-2053-IOP | 14 | Dry/Wet | Sink/Source | – | – | – | |
| ZT-2055-IOP | 8 | Dry/Wet | Sink/Source | 8 | Open Collector | Sink | |
| ZT-2060-IOP | 4 | Wet | Sink/Source | 4 | Power Relay | – | |
Series ZT-2000-IOG là module truyền thông không dây Zigbee với các kênh đầu vào kỹ thuật số và đầu ra kỹ thuật số. “IOG” trong ZT-IOG là tên viết tắt của I/O Group, có nghĩa là các module I/O kết nối cặp multi-to-multi. Module ZT-2055-IOG là một trong những sản phẩm thuộc series ZT-20xx-IOG cung cấp cả 8 kênh đầu vào kỹ thuật số và 8 kênh đầu ra kỹ thuật số. Người dùng có thể dễ dàng cấu hình nó như zigbee coordinator hoặc zigbee router thông qua các công tắc bên ngoài.
Zigbee Coordinator sẽ đóng vai trò như một trung tâm xử lý và phân phối tin nhắn. Nói cách khác, miễn là bất kỳ module DI nào của ZT-IOG thay đổi trạng thái kênh, nó sẽ ngay lập tức kích hoạt một sự kiện và tải nó lên Zigbee Coordinator để cập nhật các tính toán logic để xác định trạng thái đầu ra DO của hệ thống ZT-IOG.
Sau đó, Zigbee Coordinator sẽ phát một thông điệp định kỳ tới tất cả các module ZT-IOG zigbee router để đồng bộ hóa tất cả các trạng thái kênh DO để đạt được chức năng multi-to-multi I/O Pair-connection.
| Model | Digital Input | Digital Output | ||||
| Channels | Contact | Sink/Source | Channels | Type | Sink/Source | |
| ZT-2043-IOG | – | – | – | 14 | Open Collector | Sink |
| ZT-2053-IOG | 14 | Dry/Wet | Sink/Source | – | – | – |
| ZT-2055-IOG | 8 | Dry/Wet | Sink/Source | 8 | Open Collector | Sink |
| ZT-2060-IOG | 6 | Wet | Sink/Source | 4 | Power Relay | – |
Ứng dụng của công nghệ Zigbee
Bộ chuyển đổi Ethernet/RS-232/485 sang ZigBee 16 kênh RF ICP DAS ZT-2570/ZT-2571
Đặc tính kĩ thuật
-
- Tần số hoạt động 2,4 GHz ISM
- Tuân thủ đầy đủ với 2,4 G (Thông số kỹ thuật của IEEE802.15.4 / ZigBee)
- Hoàn toàn tuân thủ ZigBee Pro (ZigBee 2007)
- Phạm vi truyền không dây lên đến 700 m (Mặc định)
- Công suất đầu ra truyền RF có thể điều chỉnh
- Hỗ trợ mã hóa AES-128 cho giao tiếp không dây
- Phần mềm cấu hình GUI (Phiên bản Windows)
- Hỗ trợ giao diện RS-232/ RS-485/ Ethernet
- Nhận dạng nguồn cho việc truyền dữ liệu thiết bị không có địa chỉ
- Hỗ trợ truyền thông Modbus RTU/ TCP Gateway (Broadcast/Unicast)
- Hỗ trợ truyền phát quảng bá cho đường truyền dự phòng
- Hỗ trợ truyền Unicast để giảm tải mạng
- Hỗ trợ tiện ích cấu trúc liên kết để giám sát và cải thiện mạng
- DIN-Rail hỗ trợ
Ứng dụng ZigBee trong nhà máy
ZT-2570 và ZT-2571 hỗ trợ Modbus RTU / TCP Gateway (Broadcast / Unicast), cho phép dễ dàng kết nối với nhiều thiết bị khác nhau như PLC ( S7-1200 của Siemens, FX, Q Series của Mitsubishi, Cimon, Omron …), RTU, power meter, cảm biến …vv
Nguyên lý hoạt động
- Máy tính giao tiếp với Coordinator Zigbee ZT-2570 qua cổng RS232/485, RJ45. Truyền mã điều khiển xuống, khi đó mạng Zigbee được thiết lập trước sẽ truyền broadcast gói tin xuống thiết bị router ZigBee.
- Thiết bị Router Zigbee ZT-2571 giao tiếp với các thiết bị đầu cuối như PLC, power meter… qua RS232/485/Ethernet
- Tín hiệu phản hồi sẽ được gửi từ thiết bị đầu cuối qua mạng Zigbee lên PC thông qua Router Zigbee và Coordinator Zigbee.
- Cần ít nhất 2 node để có thể hình thành được một mạng Zigbee. Một node sẽ làm Coordinator dung giao tiếp với máy tính, node còn lại sẽ giao tiếp với các thiết bị.
Ứng dụng Zigbee trong nông nghiệp
- Thiết bị cảm biến và điều khiển trong hệ thống được kết nối không dây với nhau rất tiện lợi cho việc lắp đặt.
- Giám sát các thông số môi trường: Nhiệt độ – độ ẩm không khí, cường độ ánh sáng, nồng độ CO2…
- Giám sát qua internet – trên giao diện App điện thoại, điều khiển thiết bị quạt, máy bơm, đèn chiếu sáng tự động.
- Khách hàng có thể giám sát mọi lúc mọi nơi vườn rau của mình, đưa ra các giải pháp xử lý kịp thời giúp tăng năng suất, giảm rủi ro và tiết kiệm chi phí.