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工业自动化领域中的无线技术探讨

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摘要:现阶段,工业自动化领域所采用的无线技术可以分为三种类型:首先是作业现场各设备之间的网络连接,选用ieee802.15.4协议,通常称之为zigbee。其次是专门针对数据传输的无线技术,选用ieee802.15.3协议。最后对于远程和大范围的无线技术多选用ieee802.11之类的协议。这三种无线技术中相比之下后两种的使用频率最为广泛。

关键词:工业自动化;无线技术;要点

近年来我国信息技术、通信技术高速发展,对推动工业自动化发展做出了积极贡献。无线网络作为信息时代背景下重要网络数据传输系统,凭借其无线电波传输优势,在各种复杂工业环境中发挥无线数据传输作用,促进自动化设备有效运行。无线技术发展过程逐渐形成了网络智能传感器,为工业数据传输、发布与信息资源共享带来了极大便利。工业自动化领域中无线通信技术与各种智能设备、自动设备的配合应用发挥了不可替代的作用,对促进工业通讯改革与创新也有着重要意义。

1工业自动化领域中的无线技术

1.1传感器网络

对于工业数控来说,无线技术的引进是必要前提,通过zigbeer的传感器网络实现数据的传输,其优点很多,具体表现为:(1)传感器网络提高了工作的工作有效率,能够在短时间内完成信息的传输;(2)通过点对点数对数的传输方式,实现了数据传输准确、可靠。不会造成发送失败或竞争延时;(3)zigbee网络的网络容量足以维系工业生产某一区域内的所有设备;(4)延迟很小。对不可延迟的应用程序进行改进,并且无线技术延迟和睡眠时起动的延迟非常短。其区间是15ms-30ms;(5)zigbee本身所具有的加密算法和完整数据的审核能力,为数据安全提供的保证。

1.2无线通讯技术之宽带WIMAX技术

随着宽带的不断的发展,无线技术运用也不断成熟。现在更是已经到了无线宽带直接接入的新技术科技成果领域。WIMAX技术的发展也不断成熟,并有了自己的规模。通常使用的WIMAX技术以ieee802.16为主要运用项目。因而很多人认为WIMAX技术会取代4G网络技术进入大众日常生活。其覆盖性好,能连接方圆300英尺以内的所有信号的同时其网络速度也可保持在55兆/秒。依据目前发展情况而言,这种说法的实现可能性较低,不利于商业盈利性。甚至到大众普及程度还相距甚远。但是WIMAX技术不可否认的具有非常大的发展空间和商业发展潜能。

1.3无线通讯技术在数字化中的具体运用

移动通讯技术的快速发展,使得人们的需求不再仅仅只是电脑,更包括除电脑外的各种形形色色数据网络服务需求也在不断增加。数字摄像机、照相机、小型无人机等设备都匹配了蓝牙系统。蓝牙系统的匹配大大增加了各类新型数据工具的操作能力,其可操作性大大提升。与此同时蓝牙系统的匹配还避免了内存损坏的情况发生。通过蓝牙系统可自行实现信息数据的无线传输和接收,便捷操作性增强。此外,小范围内的电话接通和音乐播放也可以实现。蓝牙系统与手机的结合还加大了例如电话会议形式的活动成功率。蓝牙系统的出现和不断更新给人们的生活带来了极大便利。较低的成本,较高的效果,使得蓝牙系统发展步伐不断加快,人们的活动范围也不断扩大。

1.4频谱扩展抗干扰技术

1.4.1DS直接序列扩频

在宽带宽的无线通讯情况下,该技术更适用于无线通信,可以扩展有用的通信信号,从而有效降低功率谱密度。DS直接序列传播到抗干扰也有四大优点,即:(1)具有良好的隐蔽性;(2)可以抗多路径干扰;(3)捕获概率相对较低;(4)可以完成多个访问代码。

1.4.2FH跳频技术

这种技能可以频繁地扩展载波频率,扩大频谱。FH跳频技术已经开发了很长时间,其水平已经相对成熟,具有很强的抗干扰能力,所以现在FH跳频技术在许多领域的无线通信有很多应用。随着跳频技术的逐渐发展,现在从自适应跳频技术出发,技术可以在无线通信过程中,根据实时监控的干扰频率特性进行通信,可以自动调整无线通信传输功率和载波频率,确保无线通信的正常信号不受干扰频率的影响。

1.4.3TH跳时技术

其中有些技能和跳频技能相似,但随着跳频技能的不同,发射频率在时间上来进行跳变的。利用这种技能,在初始化期间将时间分为多个时片,并且严格控制由无线通信发送信号使用的时片。由于无线通信信号的传输时间相对较窄,所以信号频谱有一定程度的扩展,以达到抗干扰的意图。与跳频技术相比,TH跳时技术单独的作用不大,抗干扰能力相对较弱,所以TH跳技能一般需要同时使用才能实现科学有效的抗干扰效果。

2无线通讯技术的发展

图1为PLC的无线通讯系统结构设计图。系统通过在控制终端、受控PLC上加装无线收发系统实现控制终端对PLC的无线控制。无线接收模块通过导线与PLC端子连接实现数据通讯,无线发送系统通过串行通讯的方式与控制终端进行数据通讯。现代的PLC通讯功能很强,能够实现PLC与PLC、计算机、其他智能控制设备之间的通信联网。为了实现不同厂家生产的智能设备之间的通信,国际标准化组织ISO提出了开发系统互连模型OSI。通过使PLC与智能控制装置联网,可以有效地对智能装置实施管理,充分发挥这些装置的效益。同时,通过联网可以极大节省配线,方便安装,提高系统可靠性,降低施工成本,简化系统维护。

3结束语

在科学技术不断进步的前提下,各种工业生产设备不断的更新换代,无一离不开无线技术的操控,它以其便捷、安全可靠的特点得到各大厂家的青睐。通过这些无线技术,可以让工业生产省去更多的人力物力和财力成本。从而一定程度上提升了工作效率,减少了工作程序,同时对于企业的效益也有一定程度的影响。因此,目前对于无线技术的研究显得非常重要。

参考文献

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[2]夏伯锴,杨晓红.基于ZigBee技术的短距离无线数据传输系统[J].硅谷,2013,1:178-145.

[3]燕来荣.无线网络通信技术将成为工业自动化中的一个新兴热点[J].电力电子,2013,1:34-39.

[4]崔楠,李海军,房佳佳,杜玲,田娜.基于无线通讯模块的PLC控制系统设计与实现[J].机电技术,2016,2:35-37.

作者:张慧明 单位:山西职业技术学院

工业自动化领域中的无线技术探讨责任编辑:张雨    阅读:人次