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无线通信技术使您真正自由!

Jim Montague,Control Engineering新闻编辑2003.10.10阅读 6623

  无线通信技术正方兴未艾地应用于企业自动化系统中,这要归功于更可靠的技术,更安全的实施方法,以及统一的标准。

  将数十或数百根电线或电缆减少至一根或两根,会使许多控制工程师感到神经紧张;若根本不用电线或电缆甚至可能会使他们疯狂。实际上,对于工业网络而言,无线技术仍然很陌生,以至于许多潜在用户说他们往往不清楚可以在哪里应用无线通信技术。
  Omron公司产品经理Bill Arnold说:“现在的无线通信技术很像几年前工业网络早期的情况。它可能仍未被每个人所接受,但它确实已有越来越大的应用空间。无线技术正在用于各种领域,从大的数据文件传输到I/O 设备的监视和控制,大量商业领域的无线技术正在移植到工厂级应用。”但往往人们关注的一个问题是:无线技术安全吗?回答是:安全。无线通信设备价格下降而它的可靠性已很高,足以使它适用于许多应用领域。Arnold说:“目前,无线技术应用于工厂控制系统的最有力支持是扩频技术,它避免了电噪声和故意的干扰,将接收器与发送器匹配使信息得以通过。”他又说:“现在无线技术的最大问题是因时间攸关控制工程网版权所有,与硬接线技术比较,开关型控制仍有一个延迟,尤其当无线系统多次试图让其信
息通过时更是如此。当你加上更多的保证措施使你的信息得以通过时,你也就增加了更多的延迟可能性。在无线通信传输速率和传输距离之间也存在一个反比关系。”

  系统的启动
  不管是有线还是无线方案,网络工程开发者必须清楚他们试图实现什么,寻找可能的解决方案,然后分析利益、成本,权衡利弊后作出最佳的选择。经由任何网络传输数据,都有3个基本问题:多少钱、多快和多远?
  Phoenix Contact公司无线和信号调理产品市场经理Davis Mathews 说:“在探讨是否可能使用无线技术时,考虑如下问题是有帮助的:‘装置是否有依传统方式很难被送回控制室的信号?’或者‘是否有某种信号你希望可以加到现有应用中,你目前对此还无预算,但是如果在 $1,000 或 $1,200范围内控制工程网版权所有,你愿意试一下’”。他又说:“类似的这些问题可能有助于人们以新的思路来构思他们的装置。对于无线技术的应用,人们必须在使用前,尝试和有意识地思考相关的问题。
  无线技术的主要好处是它减少材料和劳务成本,以及在无法布线区域传输信号。某些用户多年来用无线电频率(RF)来监视和控制典型的远距离、低数据速率应用,这些应用通常不会受某些干扰的阻碍。由于无线元器件成本的降低和它们的可靠性增加,应用的领域正在扩大且更为多样化。
  例如,RiverStone 集团公司的工程师们正在用ProSoft公司的 RadioLinx 调制解调器和无线以太网交换机来监视其挖泥船压力和流量的微小变化。该挖泥船以每分钟6,000 加仑速率把湿沙泵入2,000英尺长的管道,并直达公司70英尺高的分粒装置顶部。RadioLinx与Rockwell自动化公司的Allen-Bradley ControlLogix和工厂的200R 工业 PC机进行通信;经由 A-B的RSView可以观察数据;然后用 Microsoft 公司的 Access 和 Excel来分析这些数据。在挖泥船上新安装的声纳系统也经由 RSView显示,操作员能看见挖泥船的切割臂和水下的沙质底部。
  RiverStone公司工程师Mike Gottwald说:“通过增强数据采集功能和灵活性,我们每年节约大约10万美元。”“另外,应用老系统时,管子每天要堵上好几次。现在我们可以预先采取措施来防止堵塞了,自从5月份新系统运行以来一次都没堵过。”

  扩频技术基本概念
  无线通信技术的主要缺点是它传统上受电噪声和干扰的影响,通常是由物理障碍、工作着的机器或其他因素引起,这可能妨碍了可靠性和安全性。幸好www.cechina.cn,长期以来,许多这种潜在的问题已被无线技术用户和标准组织解决了,另一些问题则正在着手解决。
  例如,在第二次世界大战期间发展起来并在上世纪90年代初应用于商业的扩频技术,利用以预设定的模式在许多信道上划分其信号,然后对表观噪声的相同部分进行重装配或对它们进行关联,这解决了许多干扰和安全性问题。同样,为了更快速、大容量传输信息,采用了数字封装交换技术来更有效地组织信号。
扩频技术的两个主要…如图1

  扩频技术的两个主要子集是跳频扩频(FHSS)和直接序列扩频(DSSS)。为了防止干扰CONTROL ENGINEERING China版权所有,跳频扩频利用信道每一端的无线电收发机,在每个频率上使用预定的定时信号。直接序列扩频用数字代码来识别企图要相互通信的装置,这样就防止了可能跳上网络的任何其他通信。

  残留的干扰
  然而www.cechina.cn,某些批评家指出 900 MHz~5.4 GHz 工业、科学和医学(ISM)带宽,包括扩展频谱,仍是未得到许可证的,因此法律上是不保护其免受干扰的。他们又说,扩展频谱并不天生安全或可靠,因为它被设计成容易接收信号。因此,它不仅是易被截取,其

















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