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1、无线通讯技术在工业自动化领域中的应用及开展无线网络，顾名思义是利用无线电波而非线缆来实现与计算机设备位置无关的网络数据传输系统，是当代数据通讯系统开展的一个重要方向。随着计算机网络技术、无线技术以及智能传感器技术的互相浸透、结合，产生了基于无线技术的网络化智能传感器的全新概念。这种基于无线技术的网络化智能传感器，使得工业现场的数据可以通过无线链路直接在网络上传输、发布和分享。无线通讯技术可以在工厂环境下，为各种智能现场设备、挪动机器人以及各种自动化设备之间的通讯提供高带宽的无线数据链路和灵敏的网络拓扑构造，在一些特殊环境下有效地弥补了有线网络的缺乏，进一步完善了工业控制网络的通讯性能。目前，在
2、工业自动化领域中无线通讯技术协议主要是：对于可用于现场设备层的无线短程网，采用的主流协议是IEEE802.15.4ZigBee；对于大数据容量的短程无线通讯，那么是IEEE802.15.3；而对于适应较大传输覆盖面和较大信息传输量的无线局域网，采用的是IEEE802.11系列。其中应用的重点是无线短程网和无线局域网。无线短程网传感器网络SensorNetworks现场设备层无线通讯迅速进入工控领域，其中一个打破口是现场总线和无线通讯技术的结合。以Zigbee网络为例，其特点是：1功耗低：由于工作周期较短、收发信息功耗较低且采用休眠形式。2数据传输可靠性高：采用了碰撞防止机制，同时为需要固定带宽
3、的通讯业务预留了专用时隙，防止了发送数据时的竞争和冲突。3网络容量大：一个Zigbee网络可以包容最多65536个从设备和一个主设备，一个区域内可以同时存在最多100个Zigbee网络。4时延小：针对时延敏感的应用做了优化，通讯时延和休眠状态激活的时延都非常短。设备搜索时延典型值为30ms，休眠激活时延典型值为15ms，活动设备信道接入时延为15ms。5兼容性：与现有的控制网络标准无缝集成。通过网络协调器Coordinator自动建立网络，采用CSMA-CA方式进展信道存取。为了可靠传递，提供全握手协议。6平安性：Zigbee提供了数据完好性检查和鉴权功能，加密算法采用AES-128，同时各个
4、应用可以灵敏确定其平安属性。7实现本钱低：模块的初始本钱较低。典型的产品和应用为：2004年Honeywell推出的基于ZigBee无线传输协议的无线变送器XYR5000系列；OMRON的无线链接DeviceNet现场总线主站WD30-ME和从站WD30-SE；德国schildknecht公司推出的无线Profibus-DP产品DE3000系列；ABB在瑞典的Boliden加工厂利用Ember的无线技术进展的无线通讯评估试验。无线局域网WirelessLAN自从1977年第一个民用网系统ARCnet投入运行以来，有线局域网以其广泛的适用性和技术价格方面的上风，获得了成功并得到了迅速开展。然而，
5、在工业现场，一些工业环境制止、限制使用电缆或者很难使用电缆，有线局域网很难发挥作用，因此无线局域网技术得到了开展和应用。随着微电子技术的不断开展，无线局域网技术将在工业控制网络中发挥越来越大的作用。在工业自动化领域，有成千上万的感应器，检测器，计算机，PLC，读卡器等设备，需要相互连接形成一个控制网络，通常这些设备提供的通讯接口是RS-232或者RS-485。无线局域网设备使用隔离型信号转换器，将工业设备的RS-232串口信号与无线局域网及以太网络信号互相转换，符合无线局域网IEEE802.11b和以太网络IEEE802.3标准，支持标准的TCP/IP网络通讯协议，有效的扩展了工业设备的联网通
6、讯才能。无线网通讯协议可采用IEEE802.3来实现点对点传输方式或者采用IEEE802.11实现一点对多点传输方式，也可以在普通局域网根底上通过无线Hub、无线接入站、无线网桥、无线Modem及无线网卡等来实现，其中现场以无线网卡使用最为普遍。利用无线局域网组建自动化工业网络，相比之下具有有线固定网络无法比较的上风：1无线网络拓扑更合适工业网络应用：支持RS-232工业设备点到点的连接。支持播送的拓扑，多个RS-232工业设备可组成对等网络，互相通讯。RS-232通讯协议无法支持多点通讯。客户机/效劳器的拓扑，每个RS-232工业设备都可以方便、快捷的接入无线网络中，极大的进步了信息处理才能
7、。2无需布线，省去了施工的费事：无线局域网利用无线电波传输数据信号，合适于难于布线的环境中搭建数据传输网络。在工业现场，铺设的线缆轻易受到频繁的触碰损坏，无线网络那么保证了网络的平安性。3覆盖范围广：无线局域网在开放空间覆盖半径达550米，室内一般覆盖半径为300-400米，通过室外无线设备传输间隔可以到达几十公里。现主要应用在远程视频传输、门禁/考勤治理系统、安防治理系统、消费设备联网自动化、电信/光纤网络监控、医疗/实验仪器联网自动化、工业/流程联网控管等领域。蓝牙技术Bluetooth蓝牙是由东芝、爱立信、IBM、Intel和诺基亚于1998年5月共同提出的近间隔无线数字通讯的技术标准。
8、自从提出该技术以来，蓝牙技术的开展异常迅速。蓝牙Bluetooth作为一种新的短间隔无线通讯技术标准，受到全世界越来越多工业界消费厂家和研究机构的广泛关注。近年来，世界上一些权威的标准化组织，也都在关注蓝牙技术标准的制定和开展。例如，IEEE的标准化机构，也已经成立了80215工作组，专门关注有关蓝牙技术标准的兼容和将来的开展等问题。IEEE802152TG2是讨论蓝牙怎样与IEEE80211b无线局域网技术共存的问题；而IEEE802153TG3那么是研究将来蓝牙技术向更高速率如10-20Mbits/s开展的问题。国内的一些消费厂家与研究部门也预备开场组织蓝牙技术产品的开发。蓝牙是取代数据电
9、缆的短间隔无线通讯技术，可以支持物体与物体之间的通讯，工作频段是全球开放的24GHz频段，可以同时进展数据和语音传输，传输速率可到达10Mb/s，使得在其范围内的各种信息化设备都能实现无缝资源分享。蓝牙技术的应用非常广泛而且极具潜力。它可以应用于无线设备如PDA、手机、智能、无绳、图像处理设备照相机、打印机、扫描仪、平安产品智能卡、身份识别、票据治理、平安检查、消费娱乐耳机、MP3、游戏、汽车产品GPS、ABS、动力系统、平安气袋、家用电器电视机、电冰箱、电烤箱、微波炉、音响、录像机、医疗健身、建筑、玩具等领域。1当前重要的开展方向是通讯协议的标准化。如无线系统与现有系统的共存性Co-exis
10、tence，不同厂家设备的互相可操纵性以及系统之间的互相协作性，这些都有赖于制定能被普遍承受的无线通讯协议。2无线局域网今后的研究方向主要集中在平安性、可靠性、能耗性、挪动遨游、网络治理以及与其它挪动通讯系统之间的关系等问题上。其开展方向有：更高的通讯速率；研发智能天线进一步进步频谱利用率，增加覆盖范围；与Wimax微波存取全球互通WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess交融，支持高速、挪动接入。3现场总线的无线传输的可行性正在评估，无线通讯技术将会和现场总线技术更加严密结合。4无线传输目前尚处在开展的早期阶段。无线技术首先会用在楼宇自动化、自动抄
11、表、事故响应、设备监控等领域得到应用。当前较适宜应用的行业有：汽车制造、食品加工、制药和设备资产跟踪等。5由于工厂无线技术种类较多，技术特征差异比拟大，无线通讯只是现有有线通讯系统的一种开展和重要补充，决非一种替换，工业控制网络将向有线和无线相结合方向开展。近年来，以太网、互联网等网络架构已越来越广泛的应用于自动化工业领域，取代传统的串口通讯将成为自动化系统通讯的主流。无线局域网技术在工业控制中的应用，主要包括数据收集、视频监控等，帮助用户实现挪动设备与固定网络的通讯或者挪动设备之间的通讯，且巩固、可靠、平安。它适用于各种工业环境，即使在极恶劣的情况下也可以保证网络的可靠性和平安性。在设备层那么将现场感应器、检测器、PLC、读卡器或者其他设备，相互连接形成一个无线传感器控制网络，作为信息系统内治理采集数据的工具。如今最终用户和系统集成商都对无线传感器网络技术表现出了越发浓郁的兴趣。工厂无线通讯的开展前景看好，国内业界应该更严密地关注该项技术。