工业自动化领域中的无线技术

本文摘要：笔者阐述了工业自动化领域中的无线技术方法及特征，并探究了UWB无线通信技术在工业自动化领域中的运用效果及发展的新趋势，对指导工业自动化领域中的无线技术具备一定的参予价值。

笔者阐述了工业自动化领域中的无线技术方法及特征，并探究了UWB无线通信技术在工业自动化领域中的运用效果及发展的新趋势，对指导工业自动化领域中的无线技术具备一定的参予价值。【关键词】工业自动化，领域，无线技术一、前言几年来，我国工业自动化领域中的无线技术获得了飞速发展，但仍然不存在一些问题和严重不足必须改良，笔者对工业自动化领域中的无线技术不存在的主要问题展开分析，对工业自动化领域中的无线技术创新策略展开研究，对减缓工业自动化前进的步伐，具备十分最重要的意义。二、Zigbee技术特征Zigbee是一项近距离、较低复杂度、低功耗、较低数据速率、低成本的双向无线通信技术,在一定情况下，主要限于于自动控制与远程控制领域,是为符合小型廉价设备的无线联网与掌控而制订的。Zigbee是IEEE802.15.4技术的商业名子。

与此同时，这项技术的核心协议由2005年12月正式成立的IEEE802.15.4工作组研究制订的,但是，高层应用于、互联互通测试与市场推广由Zigbee联盟负责管理。接着研究的问题是Zigbee联盟正式成立时间是2001年9月,现在还包括英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司等在内的百余家知名企业。在一定程度上，Zigbee的协议主要是由物理层、数据链路层、网络/安全性层、应用于框架及高层应用于规范构成。其中IEEE802.15.4负责管理物理层与数据链路层标准;据此开始研究Zig-bee联盟负责管理网络层与应用层的研发。

Zigbee协议栈如图1右图。Zigbee技术的主要特征如下:一是功耗较低。在低耗电待机条件下,两节普通5号干电池才可用于6个月以上,这是Zigbee支持者所特定的优势。二是数据传输过程中速率较低。

只有10~250kb/s,专心于较低传输应用于。三是成本较为较低。

Zigbee数据传输速率较为较低,而且协议非常简单,相当大程度上减少了成本。为此，支出今年年底一个Zigbee芯片价格有可能降至3美元。四是网络容量较为大。

统计资料表明，网络可容纳65536个节点。五是有效地范围较为小。有效地覆盖范围在10~75m之间,在一定情况下，要明确根据实际发射功率大小与各种有所不同的应用于模式确认。

六是工作频段很灵活性。在一定程度上，应用于的频段分别为2.4GHz(全球)、868MHz(欧洲)与915MHz(美国),都是免除许可频段。

七是安全性限于。ZigBee获取了数据完整性检查与鉴权功能,采行AES-128加密算法。八是诚信可信。

使用了撞击防治办法,并且，为必须相同比特率的通信业务腾出了专用时隙,避免发送数据的竞争和冲突。九是时延较短。Zigbee通信时延与从休眠状态转录的时延都很短,设备搜寻时间典型值为30ms,设备转录时间典型值是15ms,活动设备终端时间是15ms。

在此基础之上，Zigbee主要应用于数据传输速率不高的诸多电子设备之间,比如：医疗护理与工控等。其中最典型的应用于是自动遗文表格系统。为此，当前GPRS/CDMA无线遗文表格系统成本比较较高,并且还要向电信运营商缴纳一定额度的费用,另一种电力线联网(PLC)技术运营则过于平稳。

据此，比较而言,运用Zigbee网络的抄表系统由电力局自行建网,在一定程度下，不必须缴纳额外的费用,另外，Zigbee网络超大的容量一般可以符合覆盖面积的市场需求,因此Zigbee在无线自动遗文表格领域具备辽阔的发展前景。与此同时，在井下无线监控、工业环境的温湿度监测、污水监测、气体监测上Zigbee也具备相当大的优势。在类似条件下，由于传感器与通信技术的发展,无线传感器网络(Wirelesssensornetworks,WSN)的概念已深入人心。

Zigbee在无线传感器网络的运用上具有无法比喻的优势。在一定程度上，无线传感器网络也是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点包含、经过无线通信方式，并且构成的一个多跳跃的自的组织的网络系统,为此，具备监测高精度、低容错性、大覆盖面积区域、可远程监控等诸多优点。WSN可应用于工业自动化系统、设备故障诊断、险恶环境下生产过程监控等。同时，无线传感器网络设计的首要目标是能源的高效利用,也就是说,在确保长时间的监测功能的条件下,尽量较较少的消耗节点的能量,同时，缩短网络的生命周期。

基于这一点,它和Zig-bee的设计目标吻合。其次。传感器网络严格要求每个节点的成本要尽量超过低于,并且拒绝很严苛。只有这样,一个网络才可以享有较多的节点,在个别节点违宪的条件下，可以很快的新的规划确认路由,从而，不致使网络中断。

第三，Zigbee网络可以同时容纳6.5万多个节点,足能确保多源数据的收集。在一定条件下，一个传感器网络一般来说涵括传感器节点、汇集节点与管理节点。

同时，传感器节点一般由传感器模块、处理器模块、无线通信模块与能量供应模块四部分构成,是一个微型的嵌入式系统,它顾及传统网络节点的终端与路由器双重功能。传感器网络的体系结构闻图2。汇集节点相连传感器网络与外部网络,超过两种协议栈之间的通信协议切换,在此基础上，公布管理节点的监测任务,还要把搜集到的数据发送到外部网络上。

为此，用户通过管理节点对传感器网络实行配备与管理,公布监测指令以及搜集监测数据。同时，针对传感器网络的构成结构,可以应用于Zigbee节点不作整个网络的传感器节点,并且，在整个监测区域内，构成一个Zigbee网络,每个传感器节点嵌入Zigbee协议栈,构建基本的Zigbee网络功能,与此同时，把收集到的数据传输给汇集节点,还要拒绝接受汇集节点对其发布命令的任务与命令。在一定程度下，利用一个微处理器+GPRS模块作为汇集节点,据此，用来相连传感器网络和GPRS网络,构建TCP/UDP等协议,把数据包PCB出帧,在一定条件下，通过GPRS网络传送给主控制室,并把主控端的命令解法PCB,然后，表达给传感器节点。

在用户端相接一个GPRS模块与PC机服务器做到硬件平台,软件包括数据库等,在这一过程中，对接到的数据展开严肃分析,同时对整个网络展开管理。在特定情况下，Zigbee自身的特点要求了它不能应用于在短距短距离的条件下,在工业监测中,必需留意工作流程，有很多时间必须的是动态的图像,这就必需有高速的数据传输率,因而,在这一点上,Zigbee具有可怕的缺点。

UWB技术的经常出现使这种运用市场需求沦为了有可能。三、UWB无线通信技术在工业自动化领域中的运用效果1.UWB无线通信技术分析。

在特定条件下，UWB无线通信技术是一项采行时间间隔很短的脉，而不必载波的通信方法。同时，不具备以下优势：一是具备很强的抗干扰能力，这主要是这一技术的自身特征，在一定情况下，此技术的所有频段和当前我国通信系统，所采行频段之间各自安好且彼此之间阻碍。在特定情况下，一旦升空信号，它升空的无线电脉冲信号不但很黯淡，并且所输入的功率也比较较为较低；二是具备传输速率低、能耗较低的特征，和Zigbee相比较，一定情况下，它的传输速率比Zigbee要低得多，最低时有可能低约几百兆字节每秒，并且能耗很低，这主要是由于其升空时无法使用载波，同时，只在脉冲升空时消耗很低的能量；三是具备较高的安全性功能，就有线技术比较比而言，不论是安全性或者是稳定性都小于有线通信技术。在一定程度下，基于此技术中带入了跳跃时扩频技术方法，因而信息数据接管设备，只有在告诉发送到末端扩频字节的前提条件下，对升空的数据展开接管，同时，发射功率序密度较低，一般来说的信数据接管设备是会接管的，为此，显出其安全性功能；四是定位优点较为，这主要是由于这样系统本身不具备的较好定位优点，一定条件下，击穿性能很强。

因此其不具备较为准确的定位性能，精准度能低约10米左右，为此，这也是别的通信技术无法哈密顿的优势。五是具备较强的多径辨别功能，和一般无线通信技术较为，一定程度下，它的多径传播效应的通信质量与数据的传输速度相当大程度的强化。2.UWB无线通信技术在工业自动化领域中的运用。

从UWB无线通信技术用途的起源展开分析，刚开始时主要用在军事方面的雷达领域，一定条件下，用来研发军事雷达科技。从2005年3月开始，UWB技术被美国批准后可以在非军事领域运用，从此UWB技术才获得了新的突破，通过科学发明，获得更加普遍的应用于。从UWB技术展开分析，一定条件下，它说道具备的传输速率很高，为此，在工业自动化方面具备显著的优点，获得了普遍的应用于。

一定条件下，在工业自动化方面，其拒绝对数据展开准确的定位。在测量方面，特别是在底下观测方面，具备十分辽阔的发展前景。

在一定条件下，这种技术需要构建动态图像与声音的传输，这么高精度的数据量传输，在当前现有的无线技术中是难以实现的。为此，在这一通信技术的实际运用过程中，要在摄像头末端加装微型处理器，一定程度下，经过非常简单传输并处置动态传输的图像数据，就能使数据传输速率降至几十兆字节每秒，从而，最后利用UWB无线通信技术，将图像数据传输到数米开外的中心控制室。四、结束语通过对新时期下，通过对Zigbee技术不存在的问题分析，更进一步具体了Zigbee技术与UWB技术是时下无线通信市场的最风行的技术之一,是无线网络最重要的组成部分,为无线网络管理系统的优化完备奠下了坚实基础，无线技术具备辽阔的应用于发展前景。其有助提升企业的竞争力和效益。

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