無線通訊技術(shù)在工業(yè)自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用

張茗哲

摘要：中國工業(yè)自動化設(shè)備的加速實施增加了我國工業(yè)自動化設(shè)備的市場需求，未來一段時間，我國對工業(yè)自動化系統(tǒng)的需求仍將保持旺盛。我國現(xiàn)階段電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，在國家政策和長期技術(shù)積累的大力支持下，為工業(yè)自動化進程的發(fā)展提供了有力的支持。在當(dāng)前信息時代，無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來越廣泛。在此基礎(chǔ)上，下面討論無線通信技術(shù)在工業(yè)自動化領(lǐng)域的應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：無線通信技術(shù);工業(yè)自動化領(lǐng)域;應(yīng)用分析

一、常見的無線通信技術(shù)

1）Wi-Fi技術(shù)。Wi-Fi技術(shù)是目前比較成熟的技術(shù)，它已經(jīng)在各個領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，而且這種技術(shù)在局域網(wǎng)中應(yīng)用非常廣泛，但是這種技術(shù)存在安全隱患，容易被黑客攻入。2）WiMax技術(shù)。該技術(shù)起步較晚，目前仍然處于研究階段，對其進一步的性能需要進一步探討，但其結(jié)構(gòu)新穎，傳輸距離大，速度快，雖然仍然是在研究階段，但后期的發(fā)展?jié)摿薮笙嘈旁诮窈蟮陌l(fā)展中能占據(jù)一席之地。3）LMDS技術(shù)。該技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了20GHZ的工作頻率。家庭寬帶就是采用這種技術(shù)，當(dāng)然，對降雨等現(xiàn)象會影響到其信號，在雷雨天氣的情況下其傳輸距離很縮短到2km。LMDS非常適合用戶密集的環(huán)境，因此它可以適應(yīng)多種數(shù)據(jù)傳輸，滿足各種需求，作為無線接入的一種方式，并符合高速和寬帶網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wire—lmsSensorNetwork，WSN）是最新且流行的無線技術(shù)應(yīng)用。正因為新穎，所以目前全球有許多研究機構(gòu)和組織從事技術(shù)和規(guī)格開發(fā)，提供不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，LMDS另一個采用ZigBee技術(shù)，因為ZigBee技術(shù)復(fù)雜度低，而且功耗較為低，從而在工控領(lǐng)域、醫(yī)療等領(lǐng)域占據(jù)著巨大的市場，而且隨著技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)不斷的發(fā)展，將會變得越來越成熟，越來越先進。

二、無線通訊技術(shù)在工業(yè)自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用價值

無線通信技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用主要是對自動化設(shè)備的控制，尤其是短距離控制，更為突出，有助于提高工業(yè)生產(chǎn)的整體效率。因此，無線通信技術(shù)被工業(yè)自動化所矚目。第一，功耗大大降低，突出了無線短距離網(wǎng)絡(luò)的潛力，以休眠方式接收信息，縮短了運行時間，減少了功耗和消耗，同時顯著提高了生產(chǎn)效率。第二，數(shù)據(jù)傳輸速度更快。無線短距離網(wǎng)絡(luò)的作用是為固定寬帶用戶提供通道數(shù)據(jù)信息，更詳細(xì)、更專業(yè)化，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性，防止中斷現(xiàn)象，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。再次，設(shè)備類型很多。依靠合理的結(jié)構(gòu)安裝很多設(shè)備和設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)功能龐大是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的基礎(chǔ)。最后，兼容性很好。要實現(xiàn)兼容性，必須在網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的基礎(chǔ)上構(gòu)建新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，滿足通道訪問的需要，保持信息傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?，有效地利用?shù)據(jù)信息功能。

三、無線通訊技術(shù)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用

（一）LTE技術(shù)

LTE技術(shù)是4G技術(shù)中的核心力量，LTE技術(shù)在4G所有基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中獲得了廣泛的應(yīng)用。LTE技術(shù)中的通訊標(biāo)準(zhǔn)主要是通過對3GUMTS技術(shù)的優(yōu)化后得來。因此，所有通訊運營商都將LTE技術(shù)作為首選。LTE技術(shù)能夠?qū)MTS中的電路交換轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在峰值狀態(tài)下的下載速率為299.6Mbit/s，上傳速率為75.4Mbit/s。同時，LTE通訊網(wǎng)絡(luò)還得到了強化，能夠以350km/h500km/h的速率來接受不同頻段的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，使其在通訊的質(zhì)量和效率上顯著優(yōu)于Wi-Fi技術(shù)。LTE技術(shù)的運用成功促進傳統(tǒng)通訊電路交換機制的變革，為各種語音數(shù)據(jù)的交互提供了高效的IP平臺支持?；谏鲜龅慕榻B，可以發(fā)現(xiàn)Wi-Fi技術(shù)尤其適合個人、單位和家庭網(wǎng)絡(luò)。目前世界各國通訊公司正不斷加大對LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的改良研究，以期能夠進一步增強LTE網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸效率，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

（二）無線短程網(wǎng)

無線短距離網(wǎng)絡(luò)可以利用短距離、小型無線網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)低功耗、低成本的應(yīng)用環(huán)境要求提供通信服務(wù)，以滿足低功耗和低成本應(yīng)用環(huán)境的要求，其中最具代表性的是藍(lán)牙、ZigBee、UWB、NFC和紅外技術(shù)。目前，在工業(yè)自動化領(lǐng)域，短距離無線網(wǎng)絡(luò)是應(yīng)用最廣泛的通信技術(shù)之一。在工業(yè)場景中，現(xiàn)場傳感器和其他設(shè)備可以相互連接到無線傳感器管理網(wǎng)絡(luò)，作為內(nèi)部數(shù)據(jù)采集管理工具。滿足大多數(shù)工廠需求的生產(chǎn)和管理信息服務(wù)。將短距離無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，可以提高工業(yè)系統(tǒng)的自主性和可靠性。短距離無線網(wǎng)絡(luò)有三個優(yōu)點：（1）數(shù)據(jù)傳輸速度快。短距離無線網(wǎng)絡(luò)通過向固定帶寬用戶提供專用數(shù)據(jù)信息，以確保通信效率和速度，大大減少了擁塞。（2）強大的網(wǎng)絡(luò)功能。短距離無線網(wǎng)絡(luò)最多可以有數(shù)萬個從屬設(shè)備和一個主設(shè)備。且就網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而言，多個短距離無線網(wǎng)絡(luò)可以同時存在于一個區(qū)域中。（3）低工作功率。短距離無線網(wǎng)絡(luò)通常以休眠模式運行。在臨時回復(fù)信息時，工作時間相對較短，從而最大限度地降低功耗，提高工作效率。

（三）筑路工程中藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用

藍(lán)牙技術(shù)的抗干擾能力較強，而且傳輸距離10m左右，對小型工程機械應(yīng)用具有較大的市場，可以通過藍(lán)牙技術(shù)，對7臺設(shè)備進行有效監(jiān)控，當(dāng)然它的傳輸距離有限，對大工程應(yīng)用較為復(fù)雜，而且對藍(lán)牙技術(shù)，其傳輸速率較低，在整個應(yīng)用過程中，對藍(lán)牙的傳輸應(yīng)用于工程機械的較少，一般會用于手機與手機之間的傳輸，而作為新興的ZigBee技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過他，而且ZigBee技術(shù)低功耗和價格低的優(yōu)勢，使得ZigBee技術(shù)越來越受到人們的喜歡，因而藍(lán)牙技術(shù)在發(fā)展中，其優(yōu)勢在慢慢變低，ZigBee技術(shù)在慢慢的取代藍(lán)牙技術(shù)，希望對藍(lán)牙技術(shù)，能在今后的發(fā)展中找到出路。

（四）無線局域網(wǎng)依托傳輸優(yōu)勢，強化工業(yè)自動化領(lǐng)域數(shù)據(jù)

傳輸效率的提升對于無線局域網(wǎng)而言，其特點是傳輸距離較短，效率較高，尤其是面對工業(yè)領(lǐng)域電纜禁用區(qū)域，有線局域網(wǎng)的應(yīng)用受到限制，無線局域網(wǎng)獲得了適時發(fā)展契機，尤其是在工業(yè)自動化范疇，微電子發(fā)展迅速，以計算機與感應(yīng)器為依托，積極構(gòu)建與控制網(wǎng)絡(luò)運行，強化工業(yè)聯(lián)網(wǎng)與通訊能力的增強。另外，無線局域網(wǎng)能夠滿足多樣化的通信方式，尤其是達(dá)到一對一以及一對多的要求，更顯行業(yè)價值?；诙嘣墓I(yè)環(huán)境，能夠?qū)o線網(wǎng)絡(luò)接入方式進行合理、針對性選擇，切實提升數(shù)據(jù)傳輸能力，信息處理效率顯著提高。

結(jié)束語

隨著低成本智能傳感器的廣泛應(yīng)用和對大數(shù)據(jù)分析的需求增加，工業(yè)自動化中的數(shù)據(jù)量將以驚人的速度增長。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點數(shù)量的增加，使我們能夠更加關(guān)注成本和能耗。在網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的過程中，安全問題也越來越突出，而工業(yè)自動化控制則需要速度和可靠性。未來，數(shù)據(jù)量大、時延低、復(fù)蓋面廣、安全性高、可靠性高，都是無線通信技術(shù)在工業(yè)自動化中的研究方向。