无线和光电传感技术都在工业自动化应用占据着自己的一席之地，生产线生产产品需要使用光电传感器，而无线技术可以让重新配置非常方便。尽管每一项技术都拥有自己的一套性能特征和优势，将二者集成到一个无线光电传感器却有一些设计上的约束。操作人员希望这种传感器的工作方式与传统产品一致。这种想法很简单，但是执行起来却很难。
        基本功能和参数
        理想的情况，无线光电传感器的元件应该和有线传感器的性能一样，也就是说像透镜和LED颜色这些光学参数，应该保持不变。从机械的角度来说控制工程网版权所有，需要采用坚固的工业设计。
        无线传感器需要在传感器变化状态的时候即刻传送输出信息控制工程网版权所有，网络应该是确定的、高度可靠并且安全的。无线传输必须要免疫噪音干扰，即便是在穿在变频器和其他吵杂的工业设备的时候也是如此。基于PLC等级网络的通讯可以提供超过商业无线或者WiFi技术的足够的无线覆盖率，支撑大型工厂的运营。
        无线传感器应该比较经济，可以在同一座建筑中安装上百台，同时相互之间不会干扰，也不会干扰到现有的WiFi系统。安装和维护方便应该是相对于有线传感器的一项优势。
        还需要进行精密的电力管理，让电池工作的时间可以达到数年。
        根据这些困难并且充满挑战的要求，我们需要关注以下三个领域：光电传感、电池电量管理和无线网络。
        从20世纪40年代后期以来，光电传感器就一直应用于工业控制当中。从那时候开始，电路技术和制造工程的迅猛发展让制造商可以生产出更小巧、更敏捷的传感器，同时成本也在不断降低。对于无线运营来说，传感器使用的能量可以相当的低。
        电池电量，联网
        电池电量管理包括考虑使用电量收集技术、太阳能面板、可充电锂离子电池和碱性电池。测试显示，亚硫酰氯锂电池的储电量可以达到同样尺寸碱性电池或者可充电锂离子电池的三到五倍。成本、尺寸和功率密度都是我们需要考虑的因素。高效开关电源和传感系统保证电池在99.9%的时间里都处于休眠状态。一般常见的24伏光电传感器的耗电量大约是20毫安，功率也就是0.48瓦特或者大约半个瓦特。如果想要让两节5号电池的寿命达到五年，传感器需要在3.6伏的电压下以0.1毫安的电流运行控制工程网版权所有，换句话说功率就是0.00036瓦特。这样，功率需要下降1300倍。

带有塔灯的无线传感器，可以通过即时通知技术提升生产线效率。图片来源：Banner Engineering公司。

        为了能够以理想的参数运行，无线网络架构需要：
        1. 极低的功率。
        2. 双向设计，这样每一个断电都能够发送和接收数据。单向通讯提供的控制有限，还无法告知，这对于工业设计有显著的影响。
        3. 实时：如果设计的目标是五年寿命以及实时响应，系统应该在125毫秒之内做出反应。高速要求更大的功率，这样会缩短电池寿命。
        4. 扩大覆盖率。
        5. 现场检查，准确测试无线信号强度。
        6. 多传感器支持，这样每一个无线网关都可以支持多个传感器。
        无线I/O系统，集成
        在设计光电无线传感器之前，已经存在有无线I/O系统了。它们具有标准的数字、模拟和温度输入及输出，可以取代PLC I/O卡和PLC I/O网络。
        在PLC的世界里面，传感器一般连有电源，但是I/O节点大部分则需要电池供电。为了能够降低功率，延长电池寿命控制工程网版权所有，我们需要使用一个名为“开关电源”的概念。每一个电池供电的I/O节点都有一个或者多个电源端子，能够短时提供5到24伏的电压，这可以使用电压泵或者电池供电来完成。我们可以切换电源为传感器供电。一旦传感器启动并处于运行状态，就可以读输出。然后，再关闭传感器。通过这种传感器的开与关，可以保证它在尽可能多的时间里处于休眠状态，将电池寿命增加了100倍甚至更多。然而，响应时间会做出一些牺牲，因为传感器在关闭的时候不能响应。

将电池、无线电和传感器集成到同一台设备当中，可以提供最多3000英尺/公里的可见传感距离，不再需要有线传感器。图片来源：Banner Engineering公司。

        使用这种开关电源方法，根据应用的情况，无线光电传感器可以使用两个可充电的五号锂电池最多五年的时间。这种无线传感器的平均功率只有100到200微安，要比同样性能的24伏有线传感器低1000倍。
        除了延长电池寿命之外，无线I/O系统还可以通过很多种I/O类型快速简洁地与PLC无线连接。网络覆盖的范围要超过WiFi，同时能够实现125毫秒的实时响应。数据传输完全可告知、高度可靠并且确定。这种方法还对噪音免疫，不会与其他现有的无线系统互相干扰。
        将这些技术集成，就创造出了无线光电传感器。它在同一款产品中融合了光电传感和无线技术，并且使用电池供电。
        安装的时候不需要配置软件，只需要将无线传感器与无线网关对接即可。传感器的输出在网关的输出终端，可以提供最多3000英尺/公里的可见传感距离。因为不需要有线传感器CONTROL ENGINEERING China版权所有，操作人员可以在几分钟之内添加一台光电传感器，建立一个可升级的无线传感网络架构。用户能够在之前不可能的情况下应用无线技术，减少了安装和维护成本。
        无线光电传感器包括多种传感模式，比如反光式、熟练式和光纤式。还可以采用干接点（按钮或者电感式接近传感器）。网关功能包括Modbus RTU的双输出和六输出。双输出功能可以服务于入门级的单一无线连接，一个输出表示传感器状态，而另外一个在出现问题的时候提供故障信号。RTU的六输出模型可以连接最多47台传感器。传感器的状态使用Modbus接口报告给PLC。如果有应用需要超过47台传感器，可以使用多个网关，它们之间不会互相干扰。该系统还能够支持模拟和数字信号，消除了无线传感器的限制。