目前,天然气监控系统几乎都是PLC控制系统,这种系统由于现场设备到控制器是一对一的连接,因此系统具有成本高、布线繁琐、线路调试检修麻烦等缺点。因此,本文设计了一种集中管理天然气监控现场设备数据,并通过通信冗余来提高系统可靠性的远程控制系统模块。本系统包含两组模块,一组是冗余通信终端模块,另一组是Modbus与ZigBee通信冗余网关模块。系统设计的电源模块、通信模块、信号输入输出模块都具有一定的隔离、防雷击保护等级,并且具有电池备用功能。选用ARM公司STM32F10系列芯片作为微处理控制器以及TI公司CC2530芯片作为无线通信控制器,裁剪移植了uC/OS-II实时操作系统以及Modbus协议栈,采用IAR7.60A与Keil uVision4分别作为开发ZigBee与Modbus的编译环境软件。本文详细介绍了系统硬件、软件设计,硬件设计包括电路图的设计、原理图的设计、电器元件的选型、PCB的制作等流程；软件设计包括Modbus与ZigBee协议栈的原理应用及移植、uC/OS-II实时操作系统介绍及移植、终端模块的软件设计、ZigBee远程通信软件设计、网关模块的软件设计等内容。最后,利用Modbus协议调试助手ModScan32测试验证了系统模块的功能。本系统具有以下特点：可满足天然气监控系统的基本需求,即对数字量及模拟量的操作；通过ZigBee无线通信的冗余,提高了系统的可靠性；与PLC控制系统相比,可大大降低成本。系统的终端模块支持Modbus协议和ZigBee协议的冗余通信,而网关模块则可以实现这两种协议之间的切换管理,这对有线与无线冗余通信的研究具有一定的价值。