无线技术在工业自动化中的应用.doc

1、无线技术在工业自动化中的应用摘要：在计算机、通信和网络技术发展的推动下，工业通信技术正朝着智能化和网络化的方向不断发展。其代表之一就是无线技术在工业自动化中得以广泛应用。 关键词：无线技术；工业自动化；应用 中图分类号： TN014 文献标识码： A 文章编号： 在计算机、通信和网络技术发展的推动下，工业通信技术的发展经历了 20 世纪六七十年代的模拟仪表控制系统，20 世纪八九十年代的集散控制系统（DCS)和 20 世纪末的现场总线控制系统(FCs)阶段。正朝着智能化和网络化的方向不断发展。随着测控系统规模的不断扩大。降低投资和使用成本成为工业通信技术发展新阶段的迫切要求。据美国市场研究机构

2、 Freedonia 集团统计。2001 年全球工业用传感器的市场份额是110 亿美元，而安装和使用成本(主要是布线成本)超过 1000 亿美元，成为阻碍工业通信技术发展的主要难题。在这一背景下无线传感器网络的低成本、易用、泛在感知等特征引起了人们的广泛关注。美国能源部（DOE )在 2002 年发布的“面向 21 世纪的工业无线技术”白皮书中首次提出将无线传感器网络应用于工业自动化领域。并将适合在恶劣的工业现场环境使用具有很强的抗干扰能力、超低能耗、实时通信等特点的一类特殊的无线传感器网络技术称为工业无线技术。 利用无线传感器网络的低成本、易用和泛在感知等特征人们可以以较低的投资和使用成本实

3、现对工业全流程的全面监测，获取传统由于成本原因无法在线监测的重要工业过程参数，并以此为基础实施优化控制来达到提高产品质量。降低工业生产过程中的跑冒滴漏、提高能源效率的目标。 1 无线技术在工业自动化领域中的应用具有重要意义 11 有效降低成本。工业自动化领域中无线技术的应用，与传统有线的通信技术相比较，该技术不需要物理路线，不仅能有效的去除铺设电缆的繁琐步骤，还能消除工业环境对无线技术的影响。由此可见，该技术不仅具备较强的环境适应能力，且故障的诊断也可以实现远程诊断，大大的降低了成本。 12 具有较强的扩展能力和投资的便捷性。为满足当代通信技术发展的需要，既要扩展地域，更要增加投资，增加设备节

4、点。通常情况下，如果有线技术需要增加设备节点，就应配合工程布线进行追加，乃至变更原有通信线路，而无线通信技术就不会有这些困扰，只需简单改变软件的设置，就能随意增添无线接入点，从而实现节点的扩展。 13 具有较强的灵活性。无线技术在工业自动化领域中的应用，只要完成了通信任务，其节点的设置不受任何区域的限制，与有效技术相比具有较强的灵活性。 14 具有较强的抗干扰能力。无线技术在开发时就融入了有关反窃听的保密技术。就有线技术相比而言，无线技术的抗干扰性能更具备优越性，极大的弥补了由于工业环境的恶劣而造成通信质量差的弊端，进而极大的提高了无线通信技术的抗干扰性能。 2 Zigbee 无线技术在工业自

5、动化领域中的应用 21 Zigbee 无线通信技术浅析。 所谓 Zigbee 无线通信技术是基于 IEEE802。15。4 标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。Zigbee 无线技术的功率消耗比其它无线技术和有线技术要低很多。该无线技术只需要两节 5 号电池，就能在待机模式下坚持半年之久；就协议内容而言，其协议简单，且数据传输速率较低，从而降低了成本；就测试结果而言，其主节点能管理 254 个子节点，并在主节点上经过上一层的网络节点管理，最多能组成 65000 个节点的大网，但其覆盖范围的有效性仅 10 到 75 米；Zigbee 无线通信技术不仅

6、具有较多的工作频段，而且各频段的性能灵活多变，特别是其全部采用了免执照频段。 按照其协议，其检查与鉴定功能更加完善，采取加密算法，有效避免发生碰撞，并在设计之初就预留了空间，并能迅速从待机状态进入工作状态，从而针对性的应对各种不同的需要。此外，Zigbee 无线通信技术还具备时延短、容量高、安全高等优点。 22 工业自动化领域中的 Zigbee 无线通信技术的应用研究。 设计 Zigbee 无线通信技术的最终目的主要就是用于数据传输速率较低的电子设备。目前，很多医院使用的医疗器械设备的护理与工业自动化控制中心大都应用了这一技术进行通信。例如在自动抄表系统中，通过自行组网，结合其超大的网络容量就

7、能满足于自动抄表领域，又如在井下的各种监测都得到了较为广泛的应用。 3 UWB 无线通信技术在工业自动化领域中的应用 31 UWB 无线通信技术浅析。 UWB 无线通信技术是一种采用时间间隔极短的脉冲而不用载波的通信方式。并具备以下优点：一是具有较强的抗干扰能力，这主要得益于这一技术的自身特点，该技术的所有频段与目前我国通信系统所采用频段之间各自安好且互不相扰。一旦发射信号，其发射的无线电脉冲信号不仅很微弱，而且所输出的功率也相对较低；二是具有传输速率高、能耗低的特点，与 Zigbee 相比较，其传输速率比 Zigbee 要高得多，最高时能高达几百兆字节每秒，且能耗极低，这主要得益于其发射时没

8、有采用载波，只在脉冲发射时消耗极低的能量；三是具有较高的安全性能，就有线技术相比而言，不管是安全性还是稳定性都大于有线通信技术。由于该技术中融入了跳时扩频技术，因而信息数据接收设备只有在知道发送端扩频码的前提下对发射的数据进行接收，且发射功率谱密度很低，一般的信数据接收设备是不可能接收的，因而凸显其安全性能；四是定位优势极其优越和明显，这主要是因为这样系统自身具备的良好定位优势，且穿透性能极强。所以其具备较为精确的定位能力，精准度能高达10 米，这也是其它通信技术无法相比的优势。五是具有较强的多径分辨能力，与一般无线通信技术相比，其多径传播效应的通信质量和数据的传输速度大大的增强。 32 UW

9、B 无线通信技术在在工业自动化领域中的应用。 从 UWB 无线通信技术用途的起源来看，一开始时主要用在军事方面的雷达领域，用来开发军事雷达。从 2002 年 2 月开始，UWB 技术被美国批准可以在非军事领域应用，从此 UWB 技术才得到了新的发展，并应用得日益广泛。从 UWB 技术来看，它说具有的传输速率非常高，因此，在工业自动化方面具有明显的优势，得到广泛地运用。在工业自动化方面，它需要对数据进行精确的定位。在测量方面，尤其是在底下探测方面，具有十分广阔的应用前景。这种技术能够实现实时图像和声音的传输，这么高精度的数据量传输，在当前现有的无线技术中是难以实现的。因而在这一通信技术的实际应用

10、过程中，应在摄像头端安装微型处理器，通过简单压缩并处理实时传输的图像数据，就能数据传输速率降至几十兆字节每秒，然后利用 UWB 无线通信技术，将图像数据传送到数米开外的中心控制室。 4 Zigbee 无线通信技术与 UWB 无线通信技术的对比 就传统有线通信技术而言，不管是 Zigbee 无线通信技术还是 UWB 无线通信技术，二者都比较适用于现代通信技术发展的需要，这两种技术的能耗指标非常低，其非常适应社会发展的需要，这两种技术的能耗指标非常低，其非常适应社会发展的要求。在实际应用中，我们应该充分发挥各自优势，根据自身所具备的优势，来决定各自所适用的领域，取长补知，相互弥补，而 zigbee

11、 无线通信技术与 UWB 无线通信技术的最大区别就在十数据传输熟虑不同，因而在使用领域力一而也就各不相同。 5 总结 随着我国无线通信技术的不断发展，其自身具备的竞争优势，将会在工业自动化领域中应用的更加广泛。在不断降低成木提高信号数据传输性能的同时，也在推动我国工业自动化进程。相信在不久的将来，我国的无线通信技术将会涵盖于各行各业，成为推动我国经济快速发展的主力军之一。 参考文献： 1孔祥星，浅论工业自动化中的无线技术J。中小企业管理与科技（上旬刊） ，2009（11） 2陈军进，工业自动化技术在各个工程领域中的应用J。硅谷，2010（05） 。 3赵丽，谈对工业自动化发展趋势的分析J。装备制造，2010（04） 。 4缪学勤，IT 技术推动工业自动化六大发展趋势J。软件，2009（04） 。 5彭瑜，工业自动化和控制环境下实现无线通信的新近动态和标准进展J。自动化博览，2008（S1）