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无须等候5G——无线工场网络的计划和办理

2019年07月10日 11:09:05 欧洲a片

“无线网络是许众进程工场的主要构成部分,它具有诸众优势。制制业对无线网络的承受水公道继续添加,越来越众的工程中取得运用。

”10众年前,无线网络就曾经成为进程工业的一部分。工场方法采用无线网络的启事有许众,但一般可以归结为以下两类。

第一类是被动的:主要用于曾经饱和、无法继续添加线缆的有线根底方法,或电缆难以抵达的区域。

第二类是自愿的:无线网络是疾速扩展仪外和通信功用区域的要害手腕,无需较高的资本、较长的安装时间,也并不需求有线仪器所需的停机时间。

无论是出于哪种启事,最终目标都是进步方法的生产率和员工服从。古板制制企业面临着具有丰厚体验的技能职员淘汰且工人总数淘汰的趋势,急需进步服从以确保其行家业内的逐鹿力和继续的盈余才能。

当今的无线网络条约,曾经可以满意制制业对工业通信提出的苛刻请求:

牢靠的通信;

平安的数据传输;

确定性通信;

受控的功耗。

>>>Wi-Fi和其它现场网络<<<

大大都人道到无线网络时,他们起首念到的是将盘算机、电话、平板电脑和其它配备连接到办公室、家庭以致工业网络的无线以太网络(Wi-Fi)。虽然Wi-Fi运用十分广泛,而且适用于种种各样的运用,但其高功率要乞降高耗电特征,关于电池需求运用数年的测量配备来说是不实行的。尽管云云,无处不的Wi-Fi配备及其供应的高带宽,使其适用于其它用途的无线工场网络(WPN)(图1)。

工业以太网 

图1:无线工场网络一般包罗由无线以太网支撑和谐和的众品种型的网络。本文图片根源:艾默生

Wi-Fi最常睹的用途包罗挪动义务家运用顺序,用于平安和安保的长途视频监控体系以及相似的运用顺序。思索无线工场网络时,有一点需求当心:典范的进程工场状况,不如家庭或办公室那样有利于通信。较高的金属密度、众种电磁噪声源以及工业状况中种种卑劣的条件,一般请求方法或工场中的接入点密度更高,特别是噪声源的四周。

大大都状况下,安排无线工场网络,不光仅是新闻技能(IT)团队的义务。习气于办公室状况中义务的安装职员,对进程工场中可以呈现的题目并欠好坏常的了解。网络运转可以差别等,导致用户丧失对无线工场网络的信托。计划无线工场网络时,最好延聘具有工业自动化体验,并对工场方法中安装Wi-Fi的计划请求有透彻了解的供应商。

用于无线工场网络或地舆上分布更广泛的网络(比如市政水或电力体系)的Wi-Fi交换方案,包罗恒久演进(LTE)和无线互操作微波接入(WiMax)。这些网络标准可供应应对掩盖间隔、带宽、挪动性和网络支撑的差别方法。某些状况下,安排可以需求商业网络供应商的到场,也可以能自行安装和维护。不过需求当心的是,虽然LTE和WiMax适用于许众运用场景,但并不适用于进程仪外网络。

可以工业状况中运用的另一种商业条约是蓝牙(Bluetooth),以及厥后的低功耗蓝牙(BLE)。蓝牙的最初计划,旨交换短间隔、点对点电缆连接。工业中的运用,包罗将条记本电脑连接到可编程逻辑掌握器,以便没有物理电缆的状况下举行配备和维护,以及其它相似的短间隔运用。

>>>主要的无线网络标准<<

支撑用户承受无线的一个主动因素,是无线现场仪外网络标准条约的订定。与无线进程仪外相关的两个主要标准是:ISA100.11a-用于工业自动化的无线体系:进程掌握和相关运用,以及WirelessHART。虽然这些标准的实质阵势部相同,但它们的方法保管分明的差别。两者都供应商和用户中修立了精良的声誉。

起首进入墟市的是WirelessHART,举措一个绽放式的可互操作无线通信标准,用于满意流程工业关于及时工场运用中牢靠、稳定和平安的无线通信的要害需求。第一批WirelessHART现场配备于2007年发布。为了抑制工业运用中苟菪的搅扰题目,WirelessHART运用网状网络(图2),此中每个配备充当网络的中继器,为信号供应众条道径来接入网络或网关。

无线网络 

图2:运用WirelessHART,网络上的每个配备都可以用作仪外和转发器。

因为它是由FieldComm集腿莹门为工业运用而计划的,于是任何制制商生产的经认证的配备都可以互结交互。另外,针对测量和掌握运用,对带宽应用和平安因素也举行了优化。因为无线仪器一般由电池供电,于是该条约旨最大限制地低沉功耗。依据给定配备向主机供应测量更新频率的差别,电池的运用寿命可长达10年。

ISA100.11a标准的订定是一个恒久项目,直到2009年才完毕。其由国际自动化学会(ISA)部属的ISA100工业无线委员会订定,于2014年09月取得了国际电工委员会(IEC)的同意,成为正式国际标准IEC62734。ISA100系列标准涵盖了更广泛的无线运用,ISA100.11a标准是此中的一部分。ISA100.11a特别用于无线仪外。配备采用差别的方法来完成网格化,用户需求确定它们之间的交互方法。这需求比WirelessHART所需的自构造型网络更众的网络办理。

ISA100.11a配备广泛安装,以便现场配备直接与一个或众个接入点通信,然后接入点与无线网关配备通信,该无线网关配备调治通信并将数据转发到主机体系。当需求进步信号牢靠性时,ISA100.11a配备也可以按照网状网络中运转举行配备,但这会缩短电池寿命。

某些运用中,少许低功率广域网曾经取得运用,并取得差别程度的胜利。这些条约最初运用于超大区域内超低带宽的通信,比如用于供电和供气公司的智能功率外,这些仪外一般每天只需求发送一次更新数据。尽管它们传输范围极广,但因为只需求这些条约具有极低的带宽和以及较慢的更新时间,于是它们并不适合大大都工业监控运用。

>>>无线工场网络<<<

无线工场网络与无线仪外网络协同运转的状况下,工场职员很速就看法到它们的诸众优势(图3)。比如,应用现场挪动义务职员的运用顺序,工场职员可以拜访掌握体系数据,通过进步运转职员和工程义务流程的服从,回道调试时间最众可以缩短50%。诸如位置监控之类的其它运用,可以分明改良事故时代的整合,而且无线摄像机可以供应分明的平安性和运转收益。

工业通信 

图3:从工场的任何地方拜访无线网络的才能供应了大都的优势。

从无线仪外墟市的现状来看,WirelessHART正逐渐进入主导阶段。石油和自然气、石化、电力和其它进程工业墟市中的大大都大型工业用户,曾经安装了WirelessHART网络。

>>>扩展无线仪外的运用<<<

第一代无线仪外通通都与进程变量相关,但用户很满意识到所供应的附加数据可以完成资产形态监测和其它运用。虽然俭省布线资本仍然是一个主要优势,但无线仪外和网络的最大代价于可以增进普及传感体系。

跟着终端配备和网络资本的下降,许众运用中,工场运营商搜罗数据和支撑计划的才能将逐渐增强。

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供稿:Shane Hale 掌握工程中文版

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