無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展過(guò)程和技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用實(shí)例說(shuō)明
資料介紹
由于某些工業(yè)控制領(lǐng)域的技術(shù)難度較大, 諸如控制區(qū)域測(cè)點(diǎn)分散、轉(zhuǎn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)場(chǎng)合較難測(cè)量, 有毒有害危險(xiǎn)場(chǎng)合檢測(cè)維護(hù)非常困難, 復(fù)雜環(huán)境下敷設(shè)電纜成本高昂和長(zhǎng)距離傳輸信號(hào)衰減嚴(yán)重等, 使得無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有十分廣闊的應(yīng)用前景。對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展過(guò)程、技術(shù)特點(diǎn)、常用技術(shù)、應(yīng)用實(shí)例和選擇使用中應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行了闡述。
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有低成本、易使用和泛在感知等特性, 使傳統(tǒng)實(shí)踐中因成本等因素未能實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)的某些重要工業(yè)過(guò)程參數(shù)的測(cè)量成為可能,借此實(shí)施優(yōu)化控制, 提高產(chǎn)品質(zhì)量, 降低能效, 減少維護(hù)運(yùn)行成本。此外, 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)易于拓展升級(jí), 能夠有效減少二次投資, 提高經(jīng)濟(jì)效益。因此,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)控制領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。
工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中常用的無(wú)線通信技術(shù)
目前工控界應(yīng)用在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的無(wú)線短程網(wǎng)多是基于IEEE 802. 15. 4 協(xié)議。它是一種經(jīng)濟(jì)、高效、低傳輸速率( 低于250 Kbit/ s) 、工作在2. 4 GHz 的無(wú)線技術(shù)( 歐洲868 MHz、美國(guó)915 MHz) , 支持傳感器、遠(yuǎn)端控制和家用自動(dòng)化等, 不適合傳輸語(yǔ)音, 通常連接距離小于100 m。
IEEE 802. 15. 4 協(xié)議僅僅規(guī)定了物理層( PHY) 和媒體存取控制層( MAC) 協(xié)議, 其PHY 層采用直接序列擴(kuò)頻( DSSS) 技術(shù), 以化整為零的方式, 將一個(gè)信號(hào)分為多個(gè)信號(hào), 再經(jīng)由編碼方式傳送信號(hào), 避免干擾。在MAC 層, 主要是沿用無(wú)線局域網(wǎng)( WLAN) 中IEEE 802. 11 系列標(biāo)準(zhǔn)的CSMA/ CA方式, 以提高系統(tǒng)的兼容性。
現(xiàn)今工業(yè)控制領(lǐng)域使用的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn), 有一半是基于IEEE 802. 15. 4, 主要有:ZigBee, WirelessHART 和ISA100 系列標(biāo)準(zhǔn), 以及中國(guó)自主制定的WIA 標(biāo)準(zhǔn)。
ZigBee 技術(shù)具有低復(fù)雜度、低功耗、低傳輸速率、低成本、高容量( 理論上最多可達(dá)6. 5 104 個(gè)節(jié)點(diǎn)) 、高安全等功能, 主要用于近距離的無(wú)線連接。其網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu), 自動(dòng)路由及動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的方式, 既可以進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信, 同時(shí)還可以組建局域網(wǎng)。ZigBee 技術(shù)較多地應(yīng)用到了監(jiān)控與數(shù)采系統(tǒng)SCADA ( Supervisory Cont rol And DataAcquisit ion) 。
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