工業自動化領域中的無線技術

工業自動化領域中的無線技術

　　隨著工業自動化進程的加快,特別是通信技術和傳感技術的發展,進一步加大工業自動化的步伐。無線技術作為最具發展潛力的通信技術,成為工業自動化領域中應用的關鍵。下面是小編搜集整理的工業自動化領域中的無線技術的論文范文，歡迎大家閱讀參考。

　　【摘要】筆者概述了工業自動化范疇中的無線技術辦法及特征，并討論了UWB無線通訊技術在工業自動化范疇中的運用效果及開展的新趨向，對指點工業自動化范疇中的無線技術具有一定的參與價值。

　　【關鍵詞】工業自動化，范疇，無線技術

　　一、前言

　　幾年來，我國工業自動化范疇中的無線技術獲得了飛速開展，但仍然存在一些成績和缺乏需求改良，筆者對工業自動化范疇中的無線技術存在的次要成績停止剖析，對工業自動化范疇中的無線技術創新戰略停止研討，對放慢工業自動化推進的步伐，具有非常重要的意義。

　　二、Z igbee技術特征

　　Z igbee是一項近間隔、低復雜度、低功耗、低數據速率、低本錢的雙向無線通訊技術, 在一定狀況下，次要適用于自動控制與近程控制范疇, 是爲滿足小型廉價設備的無線聯網與控制而制定的。Z igbee是 IEEE 802.15. 4技術的商業名子。與此同時，這項技術的中心協議由 2005年 12月成立的 IEEE 802. 15. 4任務組研討制定的, 但是，高層使用、互聯互通測試與市場推行由 Zigbee聯盟擔任。接著研討的成績是Z igbee聯盟成立工夫是 2001年 9月, 如今包括英國Invensys公司、日本三菱電氣公司、美國摩托羅拉公司等在內的百余家知名企業。在一定水平上，Z igbee的協議次要是由物理層、數據鏈路層、網絡/平安層、使用框架及高層使用標準組成。其中IEEE 802. 15. 4擔任物理層與數據鏈路層規范; 據此開端研討Zig-bee聯盟擔任網絡層與使用層的研發。 Z igbee協議棧如圖 1所示。

　　Z igbee技術的次要特征如下:一是功耗低。在低耗電待機條件下, 兩節普通5號干電池才可運用 6 個月以上, 這是 Zigbee支持者所特定的劣勢。二是數據傳輸進程中速率低。只要 10~ 250 kb/s,專注于低傳輸使用。三是本錢比擬低。 Z igbee 數據傳輸速率比擬低, 而且協議復雜, 很大水平上降低了本錢。爲此，預算往年年底一個 Zigbee芯片價錢能夠降到 3美元。四是網絡容量比擬大。統計顯示，網絡可包容 65536個節點。五是無效范圍比擬小。無效掩蓋范圍在10~ 75 m之間, 在一定狀況下，要詳細依據實踐發射功率大小與各種不同的使用形式確定。六是任務頻段很靈敏。在一定水平上，使用的頻段辨別爲2. 4GH z(全球)、868MH z( 歐洲 ) 與 915 MH z(美國 ) , 都是免執照頻段。七是平安適用。 Z igBee提供了數據完好性反省與鑒權功用, 采取 AES- 128加密算法。八是誠信牢靠。采用了碰撞預防方法, 并且，爲需求固定帶寬的通訊業務預留了公用時隙, 避免發送數據的競爭和抵觸。九是時延短。 Z igbee 通訊時延與從休眠形態激活的時延都很短, 設備搜索工夫典型值爲 30 ms,設備激活工夫典型值是 15 m s, 活動設備接入工夫是 15ms。在此根底之上，Z igbee次要使用于數據傳輸速率不高的諸多電子設備之間, 比方：醫療護理 與工控等。其中最典型的使用是自動抄表零碎。爲此，以后 GPRS/CDMA無線抄表零碎本錢絕對較高, 并且還要向電信運營商領取一定額度的費用, 另一種電力線聯網 ( PLC)技術運轉則不夠波動。據此，比擬而言, 運用Z igbee網絡的抄表零碎由電力局自行建網, 在一定水平下，不需求交納額定的費用, 另外，Z igbee網絡超大的容量普通可以滿足掩蓋的需求,因而 Z igbee在無線自動抄表范疇具有寬廣的開展前景。與此同時，在井下無線監控、工業環境的溫濕度監測、污水監測、氣體監測上 Zigbee也具有很大的劣勢。在特殊條件下，由于傳感器與通訊技術的開展, 無線傳感器網絡 (W ireless sensor networks, WSN)的概念已不得人心。 Zigbee在無線傳感器網絡的運用上有著無法比喻的劣勢。在一定水平上，無線傳感器網絡也是由部署在監測區域內少量的廉價微型傳感器節點構成、經過無線通訊方式，并且構成的一個多跳的自組織的網絡零碎, 爲此，具有監測高精度、高容錯性、大掩蓋區域、可近程監控等諸多優點。WSN 可使用于工業自動化零碎、設備毛病診斷、惡劣環境下消費進程監控等。同時，無線傳感器網絡設計的首要目的是動力的高效應用, 也就是說, 在保證正常的監測功用的條件下, 盡能夠較少的耗費節點的能量, 同時，延伸網絡的生命周期。基于這一點, 它和 Z ig-bee的設計目的相符。其次。傳感器網絡嚴厲要求每個節點的本錢要盡能夠到達最低,并且要求很嚴厲。只要這樣, 一個網絡才可以擁有較多的節點, 在一般節點有效的條件下，可以迅速的重新規劃確定路由, 從而，不致于使網絡癱瘓。第三，Z igbee網絡可以同時包容 6.5萬多個節點, 足能保證多源數據的采集。在一定條件下，一個傳感器網絡通常包涵傳感器節點、會聚節點與管理節點。同時，傳感器節點普通由傳感器模塊、處置器模塊、無線通訊模塊與能量供給模塊四局部組成, 是一個微型的嵌入式零碎, 它統籌傳統網絡節點的終端與路由器雙重功用。傳感器網絡的體系構造見圖 2。

　　會聚節點銜接傳感器網絡與內部網絡, 到達兩種協議棧之間的通訊協議轉換, 在此根底上，發布管理節點的監測義務, 還要把搜集到的數據轉發到內部網絡上。爲此，用戶經過管理節點對傳感器網絡施行配置與管理, 發布監測指令以及搜集監測數據。同時，針對傳感器網絡的組成構造, 可以使用 Zigbee節點作整個網絡的傳感器節點, 并且，在整個監測區域內，組成一個 Zigbee網絡, 每個傳感器節點內嵌 Zigbee協議棧, 完成根本的 Zigbee網絡功用,與此同時，把采集到的數據傳輸給會聚節點, 還要承受會聚節點對其下達的義務與命令。在一定水平下，應用一個微處置器 + GPRS模塊作爲會聚節點, 據此，用來銜接傳感器網絡和 GPRS網絡, 完成 TCP/UD P等協議, 把數據打包封裝成幀, 在一定條件下，經過 GPRS網絡傳遞給主控制室, 并把主控端的命令解封裝, 然后，傳達給傳感器節點。在用戶端接一個 GPRS模塊與 PC機效勞器做硬件平臺, 軟件包括數據庫等,在這一進程中，對收到的數據停止仔細剖析, 同時對整個網絡停止管理。在特定狀況下，Z igbee本身的特點決議了它只能使用在短距低速的條件下, 在工業監測中, 必需留意任務流程，有很多工夫需求的是實時的圖像, 這就必需有高速的數據傳輸率, 因此, 在這一點上, Zigbee有著致命的缺陷。UWB技術的呈現使這種運用需求成爲了能夠。

　　三、UWB無線通訊技術在工業自動化范疇中的運用效果

　　1. UWB無線通訊技術剖析。

　　在特定條件下，UWB無線通訊技術是一項采取工夫距離極短的脈，而不必載波的通訊辦法。同時，具有以下劣勢：一是具有很強的抗攪擾才能，這次要是這一技術的本身特征，在一定狀況下，此技術的一切頻段和以后我國通訊零碎，所采取頻段之間各自安好且互不攪擾。在特定狀況下，一旦發射信號，它發射的無線電脈沖信號不但很微弱，并且所輸入的功率也絕對比擬低;二是具有傳輸速率高、能耗低的特征，和Zigbee相比擬，一定狀況下，它的傳輸速率比Zigbee要高得多，最高時能夠高達幾百兆字節每秒，并且能耗很低，這次要是由于其發射時不能采用載波，同時，只在脈沖發射時耗費很低的能量;三是具有較高的平安功用，就有線技術絕對比而言，不管是平安性或許是波動性都大于有線通訊技術。在一定水平下，基于此技術中融入了跳時擴頻技術辦法，因此信息數據接納設備，只要在曉得發送端擴頻碼的前提條件下，對發射的數據停止接納，同時，發射功率譜密度較低，通常的信數據接納設備是不會接納的，爲此，顯現其平安功用;四是定位優點比擬，這次要是由于這樣零碎自身具有的良好定位優點，一定條件下，穿透功能很強。因而其具有比擬準確的定位功能，精準度能高達10米左右，爲此，這也是別的通訊技術無法可比的劣勢。五是具有較強的多徑分辨功用，和普通無線通訊技術比擬，一定水平下，它的多徑傳達效應的通訊質量與數據的傳輸速度很大水平的加強。

　　2. UWB無線通訊技術在工業自動化范疇中的運用。

　　從UWB無線通訊技術用處的來源停止剖析，剛開端時次要用在軍事方面的雷達范疇，一定條件下，用來開發軍事雷達科技。從2005年3月開端，UWB技術被美國同意可以在非軍事范疇運用，從此UWB技術才失掉了新的打破，經過迷信創造，失掉越來越普遍的使用。從UWB技術停止剖析，一定條件下，它說具有的傳輸速率很高，爲此，在工業自動化方面具有分明的優點，失掉了普遍的使用。一定條件下，在工業自動化方面，其要求對數據停止準確的定位。在測量方面，特別是在底下探測方面，具有非常寬廣的開展前景。在一定條件下，這種技術可以完成實時圖像與聲響的傳輸，這麼高精度的數據量傳輸，在以后現有的無線技術中是難以完成的。爲此，在這一通訊技術的實踐運用進程中，要在攝像頭端裝置微型處置器，一定水平下，經過復雜緊縮并處置實時傳輸的圖像數據，就能使數據傳輸速率降到幾十兆字節每秒，從而，最初應用UWB無線通訊技術，將圖像數據傳送到數米開外的中心控制室。

　　四、完畢語

　　經過對新時期下，經過對Z igbee技術存在的成績剖析，進一步明白了Z igbee技術與UWB技術是時下無線通訊市場的最盛行的技術之一, 是無線網絡重要的組成局部,爲無線網絡管理零碎的優化完善奠定了堅實根底，無線技術具有寬廣的使用開展前景。其有助于進步企業的競爭力和效益。

　　參考文獻:

　　[1] Z igbee Spec ifica tion[ OL ]. http: / /www. z igbee. org. 2010.12

　　[2]周怡颋 凌志浩 吳勤勤 Z igbee無線通訊技術及其使用討論 自動化儀表2011.05

　　[3]顧瑞紅 張宏科 基于 Z igbee 的無線網絡技術及其使用 電子技術使用 2012.09

　　[4]李麗娟 國際聚氨酯密封膠研討停頓 中國膠粘劑 2012.07

　　[5]夏春蕾 姜志國 高剪切強度聚氨酯密封膠用底涂劑 化工新資料 2013.03

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