工业无线选择和实施

工业环境有许多共同的属性:它们是肮脏的，电力噪声，并对射频传播造成许多障碍或中断。从长远来看，使用消费级无线设备是行不通的。设备必须适应其运行环境——工业装置不遵循标准的设计规则。现场调查是有用的，但在一个工业过程中，电噪声和移动设备、大型金属结构甚至水的存在都会对信号传播产生很大的影响。

工业无线接入点

由于存在大量的信号干扰，工业安装比办公室安装需要更多的无线接入点。由于工业设施的拓扑结构，定向天线的使用也可能成为必要。例如，仓库需要使用定向天线，将射频引导到金属货架之间的狭窄通道中，货架上很可能填充了金属或某些能吸收射频的材料。

机械车间里到处都是电动机和叉车、高架起重机等移动物体。一些制造设备需要液体冷却剂，这些冷却剂会产生蒸汽、喷雾或飞溅物，从而破坏传播，或用油脂或水覆盖无线设备。有些工艺需要电弧焊，这会产生强大的广谱噪声信号，可以干扰许多射频信号。

要考虑的第一个参数是工作环境。考虑到以上，最明显的关注是设备封闭。选择正确的外壳是第一个也是最基本的规范，并保护接入点免受环境因素损坏。

由NEMA或使用IP分类系统定义的工业机构简化了设计规范，但它需要将设备安装的特定区域由设施工程部分分类。猜测适当的机箱不是正确的方法，并将导致系统的早期和意外失败。所有工业环境都不同，需要在案例的基础上进行评估。

另一种选择是将无线设备放置在恶劣环境之外，并安装分布式天线系统(DAS)，向需要的区域提供射频;然而，这通常是不实际的，并将增加巨大的安装成本。DAS需要对通过DAS的信号传播有透彻的了解，并通过电缆和定向信号分配器或耦合器系统进行操作，其设计可能令人生畏。

由单个接入点驱动的单个天线是另一个选项，但它需要在每个受控过程中跨整个设备使用多个接入点。这对于小型商店来说，这可能是一个很好的选择，但对更大的商店来说将是一个问题。在该发射机可以驱动多个天线的情况下，DAS是经济的，但必须注意确保DAS可提供足够的功率。原理衰减因子是电缆（按长度）和方向分离器，其本质上是对方向衰减。

天线是工业无线网络设计中的关键因素。在办公环境中，简单的偶极天线，例如家庭无线路由器上的天线足以为该区域提供传播。参加一个示例，例如仓库环境，我们可以看到正确的天线的选择和放置对网络的可靠操作至关重要。除了带宽和能力的考虑之外，传播是这里的主要考虑因素。

仓库有长过道的大储物架和移动设备。货架上的库存会根据材料吸收和反映RF;例如，一个装瓶设备可能会在金属架子上存放装满瓶装水的托盘。这是最坏的情况，因为瓶子里的水会减弱信号，而金属架子会反射信号。移动设备，如叉车或拣货机，可以在车上安装无线设备。然而，一个常见的接收问题是由保护操作者的金属笼引起的。金属笼会严重衰减射频信号;为了获得最佳性能，建议在笼外安装天线。工业加固的接入点是昂贵的，但它们是为这些应用而设计的，并将完成这项工作。

定向天线有几种配置，最重要的参数是波束宽度和放大。波束宽度是射频传播从天线的角度，并显示在极图上。例如，八木天线的波束宽度很窄，并且在传输方向上具有方向性;这是在极坐标图上-3dB点测量的。

放大确定信号将为给定频率传播的距离。定向天线还用于避免通过在特定区域上聚焦RF的衰减或破坏来源，并且作为天线性能是倒数的，来自聚焦区域的信号接收也将改善和固有地拒绝围绕电磁干扰源（EMI）。

这两个因素都可用于确定应用程序的适当天线。条形码读取器需要稳定和连续的连接，以将清单信息正常传输回工厂的服务器。为了避免带来的问题，一般的拇指规则在过道的每个端部安装定向天线，以确保过道的整个长度具有足够的覆盖率，并且逐渐调整功率电平，以在不产生干扰的情况下提供良好的传播锥体。然而，这是一种过度简化，因为所有设施都在配置和库存中不同。

电噪声对信号的影响

在制造环境中，电噪声和移动设备是传播信号的主要破坏器。使用无线技术来监控和控制设备在社会意义上是非常前锋的思考和破坏性。整个设施可以运行无人机，随着有线网络技术完成，无线技术在设备放置和降低的实施成本中提供了更大的灵活性。

电噪声，根据所使用的频率，对信号中断的影响更大或更少。在较高的频率（GHz），EMI将具有可忽略的效果，除非噪声是宽带噪声发生器的结果，如弧生成设备，它在非常广泛的频谱中产生EMI。

较低频段(VHF和UHF)更容易受到电机、螺线管等产生的噪声和谐波的影响。庇护恶劣的罪犯是一种在个别案件中有效的技术。如果不注意适当的分离，充满弧焊机或变频驱动(VFD)电机的房间可能会对有线和无线网络造成严重破坏。其他设备，如线路电抗器，可以也将磁耦合到天线电缆，并对发射设备造成真正的损坏。和无线集成商谈谈他们的设备是如何处理噪音的，以及他们的噪声抑制方法。

适当放置接入点或天线，例如上述包含受控或监控设备的制造区域，将将RF集中在该区域上。这种放置将避免从叉车或其他设备的信号反射的干扰。当然，将本地设备的接入点（AP）放置在设备上是一个好的选择，避免了布线成本。对于重要的过程，法拉第笼可以放置在处理区域（或EMI源）周围，以及无线接入点。

该地区将从周围设施电磁隔离，无线连接将是稳定和连续的。然而，这是一个昂贵的选择，并且只会用于关键过程，并且传统网络布线不实用。

网络安全问题

工业局势的预先实施设施调查不遵循办公室调查规则。在办公室调查中，该目的是提供覆盖率和容量，同时识别衰减区域和衰减源，例如混凝土电梯轴和微波炉。非法，或盗贼AP也是主要和后续调查的主要原因。工业网站调查专注于覆盖和容量，还可以识别EMI的潜在来源，这可能导致移动设备的信号中断，周期性中断和反射，以及工艺专用材料，液体和加工设备的移动也必须按顺序确定设计周围。

应注意将工业无线网络与公司网络分开。Cyber​​security和适当的网络氢是整体系统设计的必备部分。使用强大的防火墙提供受控访问将允许授权人员将设备升级或将新编程加载到机床或扫描仪中。

入侵检测系统（IDS），无论是集成还是覆盖，都是对自动化或网络设施的良好投资。基于培训，设备选择和监测的防御层将提供对攻击的适当保护。但是，这不是监督和警惕的替代品。

随着无线技术变得更加强大，廉价，其使用将变得更加普遍。消除布线提供了很大的机会：灵活性，效率，改进的底线 - 这些都可以使用无线网络。可以移动机器或生产设备而无需担心网络布线，可以以更高效，节省空间的方式进行分组。

基于具有知情设计决策的正确进行调查，可以在其他敌对环境中安装和操作强大稳定的无线网络。从可靠性和责任的观点来看，使用训练有素和认证的无线专业人员至关重要。生命过程中断可能导致大而意外的费用和物质损失。花时间彻底了解工业环境，并将无线设备恰当地匹配为该环境是成功实施的公式。

丹尼尔E.卡纳诺是高级项目经理，Gannett Fleming工程师和建筑师，并在控制工程编辑顾问委员会。Chris Vavra编辑，助理编辑器，控制工程，CFE媒体和技术，cvavra@cfemedia.com.。

更多答案：

关键词：网络安全，工业网络，射频（RF）

第一个参数考虑在选择无线网络时是工作环境。

天线需要在设计工业无线网络时被正确放置，因此信号不会扰乱。

网络安全和适当的网络卫生是整体工业网络系统设计的必备部分。

考虑一下这一点

最大的挑战是什么或者您公司面临选择工业网络的障碍物？