2024-12-09
自动控制的应用一直是改变现代制造和工业流程的重要因素。引入控制系统后，所有生产路线在安全性、效率和生产力方面都取得了进步。无线技术已逐渐成为工业自动化的解决方案，因为它们比传统的有线网络具有多项优势。
一、工业无线网络：彻底改变工业自动化：
工业自动化开辟了一个令人兴奋的无线传感器网络 （WSN） 研究领域。这些网络的主要优点包括它们在传统布线可能不太可行且成本高昂的地方使用。让我们关注当今工业过程中 WSN 的实际产量。
1．提高可访问性和灵活性：
WSN 的显着优势之一是它们将消除长布线的必要性，而长布线是他们在偏远地区甚至不容易到达的地方提供服务的有利因素。这不仅是降低安装成本的一步，而且还提供了监控布线不可行的应用的能力。此外，在临时安装和电源不可靠的区域，WSN 可以实现此功能。
2．优化工厂资产管理：
无线网络是用于对已投入使用的工业设施进行现代化改造的关键技术。通过释放通常为较低优先级测量保留的电缆资源，智能传感器网络可以更有效地管理工厂资产。传统仪器（包括压力表和温度刻度盘）可以用无线传感器代替，从而确认更好的准确性和可靠性。此外，WSN 可以在旋转或移动的设备以及远程位置的设备上进行测量，从而增加传感位置。
3．可扩展性和成本效益：
WSN 的可扩展性是这些网络的另一个显著优势。新模块可以以低成本添加到任何地方的现有网络中，并且还可以实现对新需求的不断扩展和适应。此外，临时测量还可用于过程诊断和优化，从而允许充分利用 WSN 选项。
二、无线传输网络：挑战和标准：
在工业自动化领域寻求全球接受 WSN 遇到了许多挑战。主要问题之一是无线通信网络中需要一个单一的通用标准。多个协议可以在同一带宽内工作并且彼此不兼容，这一事实可能会导致可靠性、延迟问题和潜在的安全漏洞。实施一个促进安全性、互操作性和成本效益的通用基准对于该行业来说是极其困难的。
三、不同类型的无线通信：
工业中使用的不同类型的无线通信如下：
1． 无线网络：
采用 IEEE 802.11 标准的 Wi-Fi 通信因其快速的数据传输速率、可靠性和与现有网络基础设施交互的灵活性而在工业自动化中广受欢迎。Wi-Fi 网络指定有限区域内的无线连接。它们通常覆盖工厂车间或仓库的区域。工业领域的 Wi-Fi 包括机器的无线控制、库存跟踪、质量控制和工人移动性。平板电脑和智能手机等物联网设备使用 Wi-Fi 与控制系统、服务器和云存储实时交换数据，以便工作人员可以快速做出决策并失败。
2．蓝牙：
蓝牙技术已经超越了最初以消费者为中心的应用程序，在工业自动化环境中提供了实用性。蓝牙为短距离无线连接提供更低的功耗，适合连接附近的设备。BLE 变体在功率效率方面进一步提高了效率，是工业电池传感器和执行器的首选。蓝牙的工业使用是通过资产跟踪、设备监控和人员安全来维护的。配备类似蓝牙的小工具的设备可以在它们之间以及与直接控制系统进行通信，而不会出现任何问题。
3．Zigbee：
此网络协议是自动化和 IoT 领域中使用的低功耗无线技术。Zigbee 按照 IEEE 802.15.4 标准运行，具有低数据速率，但中短距离。Zigbee 的网状网络功能能够在可能包含障碍物和干扰的工业环境中进行不间断和安全的通信。Zigbee 的工业用途包括工业照明的电子控制、楼宇自动化和智能计量。Zigbee 的自主连接网状网络可确保持续运行和容错能力，从而形成更可靠的自动化生态系统。
4． 6LoWPAN：
6LoWPAN 的技术基于 IEEE 802.15.4 标准，这是一种低功耗个人局域网。利用比 IPv4 更先进且提供更高位数据容量的 IPv6 技术，使大量设备的 IOT 网络可用。该技术具有低功耗特性，最适合工业自动化系统中常见的小型、低功耗设备。它适用于需要在有限电源下长时间运行的传感器网络。尽管速度低于其他无线网络，但 6LoWPAN 在低功耗设备连接方面脱颖而出，这是节能工业应用的领先技术。
5． 无线 HART：
无线 HART 符合 IEEE 802.15.4 标准，属于工业自动化中批准的 HART 协议。HART 允许模拟和数字信号通过同一电缆在同一频率上同时传输。HART 无线使用网状拓扑，这意味着广播不会发送到路由器；相反，操作区域中的多个节点会相互通信。这种架构允许数据在设备之间直接传输，从而提高了网络弹性和可靠性。无线 HART 是工业环境中最强大、应用最广泛的无线通信技术之一。很容易实现与现有 HART 基础设施的无缝集成。
结论：
无线技术正在显著引发自动化制造的革命，从而促进智能工业网络的创建。各行各业可以利用这些技术来探索创新、性能和可持续性的新领域。随着无线技术的最新发展，它们与工业自动化生态系统的集成将有助于数字化转型的步伐加快，并重塑未来的制造和生产。
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