教程:使用“半无线”仪器

如果您一直在关注现场仪器的无线通信的讨论，您肯定会注意到许多无线仪器设备现在可以立即购买，而不仅仅是即将到来的景点。你可能还注意到，在最初几轮的产品中，大多数都是不太复杂的设备，比如温度和压力传感器。像流量计这样更复杂的设备出现得更慢。

这种选择的明显方法是，供应商推出的设备功耗相对较低，因此适合电池供电。供应商首先关心的是向您展示这些产品不需要任何类型的电线，既不需要数据也不需要电源。问题是，适用于电池供电的现场仪器仪表技术清单相当短。

供应商很好地处理了设备无线电的功耗特性。一旦确定了要传输的数据量、更新频率和设备上的中继器流量，就可以非常准确地计算出所需的电量，然后将其与各种电池选项进行对比。您只需选择提供应用程序所需的组合。一对锂-亚硫酰氯d电池可以为一台收音机供电10年，前提是你的报告要求不过分。独立设备的致命问题是传感技术必须从相同的电池中获取能量。

无线电通过在几毫秒内发送数据，然后在传输之间进入休眠状态来提高效率。为了延长电池寿命，传感器技术必须与这种快速动作相匹配，但并非所有技术都能做到。人的性格千差万别，但都不会立即付诸行动。在电源接通后，传感器及其处理器可能需要稳定一段时间，然后才能进行最终测量。这可能也只是几毫秒的时间，但当乘以这个过程发生的次数时，相对于电池寿命来说，这可能是永恒的。毋庸置疑，认真考虑扩展无线功能的供应商正在寻找优化这些问题的新方法。在循环电力时代，这些都不是特别的担忧，但现在情况已经改变了。

显然，有些技术可能永远都不适合电池供电。大型科里奥利或磁性流量计可能永远不会出现，尽管这些产品的功率需求在过去几年已经大幅下降。那么这些需要外部电源的半无线设备有什么机会呢?

许多这样的设备可能永远不会以集成无线封装的方式制造。添加内置无线电并不能提供比购买普通发射机更大的优势，尽管供应商社区将根据市场需求做出决定。霍尼韦尔发布了一款外部供电的无线雷达级设备，所以我们必须看看这些产品是如何发挥作用的。

不需要拉新的数据电缆显然是一个优势，但具体的成本影响将非常特定于给定的站点和应用程序。

在大多数工厂情况下，电源可能比编组柜或相关I/O连接点更近。然而，你不只是把仪表插入最近的插座。大多数电厂都有与照明和一般电路并行运行的仪器级电源。仪器级电源有更好的调节、保护和配置，这样就不会轻易被错误地关闭，这对照明电路来说不那么重要。因此，将仪器级接线拉到设备的距离和成本也将根据现场而定。

如果在一个给定的单元上有许多需要无线通信的设备，那么使用一个无线远程I/O设备收集数据并使用一个无线以太网无线电(而不是单个发射器)发回可能会更简单。这些系统可从一系列供应商处获得，包括:

Beckhoff
Hirschmann
国家仪器
Opto22
菲尼克斯
ProSoft
魏德米勒
和其他人。

无线仪器仪表是一种工具，可以帮助先进的控制和监测在您的工厂。然而，像所有工具一样，它也有其局限性。在你权衡了所有相关的选择之后，把它用在合适的工作上，无论这些工作是什么。

-过程工业编辑彼得·韦兰德，PWelander@cfemedia.com
控制工程过程仪表和传感器月刊
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