虽然,严酷的工业环境,一直是无线技术应用的壁垒CONTROL ENGINEERING China版权所有,但最近10余年来有了新的突破,世界上有许多企业与工程技术人员孜孜以求地努力,用无线技术探求着工业自动化的新前景。
7月6日在上海,中国自动化学会仪表与装置专业委员会、上海市自动化学会自动化应用专业委员会、上海市自动化学会自动化仪表及应用专业专员会在科学堂召开了以“工业无线通信网络技术及应用”为主题的第三次自动化领域专家技术论坛。参加会议的有上海工业自动化仪表研究所原所长吴钦炜教授级高工、上海大学何国森教授、原中石化上海石化研究所钟霖田教授级高工等共60余人。作主旨报告的有5位专家:上海工业自动化仪表研究的彭瑜教授级高工的“工厂自动化和过程自动化中无线短程网和无线局域网的应用前景分析”,华东理工大学凌志浩教授的“ZigBee的技术支持和应用前景”,西门子(中国)有限公司上海分公司张惠梁工程师的“工业无线局域网西门子公司解决方案和应用实例”,上海通用汽车公司李 先生的“工业无线通信技术在上海通用汽车公司的应用
这次会议,主旨报告较为全面地反映了当前世界工控领域无线通信的一些主要技术与解决方案,讨论也非常热烈,由于篇幅所限,本文仅从下述3方面反映会议的精彩一角。
一 发展动向
1. 技术在发展
无线网络技术按距离与标准可分为:WWAN(无线广域网,IEEE802.22),WMAA(无线域域网,IEEE802.20,802.16),WLAN(无线局域网,IEEE802.11),WPAN(无线个域网/短程网www.cechina.cn,IEEE802.15)。
在我们周围有哪些无线系统?
彭瑜先生介绍,正在发展的一些无线传输技术有:无线交换技术、网状网络技术以及智能天线等。正在发展的一些无线传输标准为:(1)ZigBee(IEEE802.15.4):它具有特长的电池寿命CONTROL ENGINEERING China版权所有,很适合工业自动化、家用电器与传感器网络应用;(2)超宽带(UWB,IEEE802.15.3a,802.15.4a):美国联邦通信委员会(FCC)为其开放无须申请的自由宽带频率范围为3.1~10.6GHz,无射频载波,低成本,低功耗,非直线传输,在低传输速率模式,可用于一个重要的工业市场----位置感知(2cm~20m范围内);(3)WiMax(IEEE802.16,Intel提出):适于住宅区/经营性建筑的长距离(≥1km)射频链接,有较高数据传输率(在20MHz信道约70mb/s),也可用于大型工业部署,今年将有商品问世。
对于工控界关注的新技术ZigBee,凌志诰先生介绍,它是一种低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术,主要用于近距离的无线连接,理论上可连接的节点多达65000个控制工程网版权所有,使用频段有2.4GHz的ISM频段、欧洲的868MHz频段以及美国的915MHz频段,而不同频段可使用的信道分别是16、1、10个。ZigBee与IEEE802.15.4不完全等同,后者仅处理物理层(PHY)和媒体存取控制(MAL)层协议,而ZigBee联盟对其网络层和应用层协议进行了标准化,用户层由用户自定义。PHY层采用直接序列扩频(DSSS)技术,以化整为零的方式,将一个信号分为多个信号,再经由编码方式传送信号CONTROL ENGINEERING China版权所有,以避免干扰。在MAC层方面,主要是沿用WLAN中IEEE802.11系列标准的CSMA/CA方式,以提高系统的兼容性。目前世界上能提供ZigBee软硬件产品的厂商有:(1)在硬件方面:挪威半导体公司Chipcon推出全球首颗面市并符合802.15.4规范的2.4GHz射频收发器芯片CC2420(搭配AtmelAVR 8 bit微处理器)后,于2005年第三季度又推出一颗型号为CC2430的系统芯片(SOC),包含RF与微处理、存储器,大大降低了未来ZigBee相关产品的成本,并可简化设计产品周期。Motorola公司的下属企业Freescale公司也推出2.4GHz的RF芯片,有3种型号:MC13191、MC13192、MC13193。(2)在软件方面:国际上已有Ember、AirBee、Figure 8 Wireless(F8W)等公司可提供ZigBee软件。其中已被chipcon收购的F8W公司的Z-stack是其开发的ZigBee套装软件的重要部分,使得Chipcon