工厂车间的无线设备

对于那些基于有线网络的人来说，为工厂应用程序解决与无线相关的问题就像在没有文档的情况下重做网络I/O连接一样令人生畏。如果你还没有在工厂车间接触过无线通信，或者即使你已经接触过，这里有一些问题和答案可以帮助你消除对无线的误解。

通过Mark T. Hoske，控制工程二九年三月一日

实现示例，如何让无线项目获得批准，等等

实现示例:无线信号强度，商业与工业
在线额外:更多的问答，帮助从控制工程，艾默生过程管理，HCF和ISA。

对于那些基于有线网络的人来说，为工厂应用程序解决与无线相关的问题就像在没有文档的情况下重做网络I/O连接一样令人生畏。如果你还没有在工厂车间接触过无线通信，或者即使你已经接触过，这里有一些问题和答案可以帮助你消除对无线的误解。欲了解更多，请参见控制工程无线实施指南，在线。

提供的答案是:

Bob Gardner, Banner Engineering, SureCross无线产品经理;
Jim Toepper, Moxa美洲产品经理，连接组，工业无线组;
Robert Jackson，美国国家仪器公司无线高级产品营销经理;而且
Paul Brooks，业务发展经理，网络投资组合，Cliff Whitehead，经理，战略应用，罗克韦尔自动化。

班纳工程公司表示，自动引导车辆是许多工厂地面无线应用中的一种。

问:无线网络已经为黄金时段的工厂应用做好准备了吗?

加德纳:是的!我的车库门已经无线连接了20多年，更不用说我笔记本电脑内置的WiFi连接了。为了在工厂环境中实现无线，如果发生错误，工厂需要具有已知输出条件的可靠确定性信号。I/O和串行数据的无线通信是工厂想要优化资源并确保所有资产都在最高能力下运行的下一步。

Jackson:作为现有有线基础设施的附加系统，无线已经准备好扮演更核心的角色。这种结合有线和无线测量的能力将允许终端用户保留投资，并在有意义的应用程序中使用无线技术。

问:无线网络在工厂的一些常见用途是什么?

布鲁克斯和怀特黑德:今天的无线部署通常发生在有线网络提出挑战的应用中，使无线越来越简单和成本效益。由于具有定期信号监测和数据收集功能，无线对移动工作者也变得越来越有价值。虽然无线技术可以提高成本和运营效率，但它并不一定会使部署变得更容易。

信号强度很大程度上取决于环境因素。现场调查图显示干扰;黄色条应该保持坚固，从左到右，没有缝隙，Moxa说。

问:在无线实现中，用户、原始设备制造商(OEM)或系统集成商应该考虑什么?

杰克逊:正确的无线协议取决于应用程序。工作在应用层的软件有助于系统支持多种协议。这允许用户结合不同协议的优点，并更好地将它们与技术发展隔离开来。

无线网络支持的分层策略可以为广泛的应用程序提供最佳服务。为Wi-Fi等行业标准提供紧密集成的硬件/软件解决方案，以获得最佳的终端用户体验。同时，通过软件抽象为专有的和新兴的标准提供支持，这样终端用户可以在协议变更时保持灵活性的同时保留软件投资。

例如，无线数据采集可以使用Wi-Fi方便连接和高带宽测量。软件驱动程序[或其他工具，如OPC服务器]可以将应用程序连接到来自第三方供应商的一系列专有无线传感器网络(WSN)节点。

问:无线网络的三个层次是什么?

杰克逊现有的和正在开发的无线协议可以分为三个方面。每个类别都有独特的好处:

Wi-Fi:高带宽PC连接;
基于IEEE 802.15.4的低功耗协议;而且
蜂窝标准:距离。

通过标准软件模型和可互操作网关提供解决方案来解决所有三个领域，将为客户提供部署可伸缩和健壮的应用程序所需的灵活性。

问:无线实现需要什么?

布鲁克斯和怀特黑德:为了提高工业无线装置的成功率，该装置应包括以下功能:

在整个安装生命周期内无线部署范围的计划。
对部署区域内及附近的射频环境进行基线调查，包括叉车运输、物料移动和其他环境条件。用户应利用专业知识以及接入点等工具来检测流氓设备，并利用先进的建模软件来绘制预期的无线电强度并消除覆盖缺口。
执行定期基线调查更新的计划，以帮助调整不断变化的射频条件。

罗克韦尔自动化表示，监管控制要求提高过程监控、跟踪和监督水平。

问:这似乎很多。无线不应该比有线更容易吗?

加德纳如果你考虑到使用有线网络所涉及的劳动，无线网络天生就更容易。但是，由于无线是一种具有新技巧、新技巧和新术语(如节点和网关)的新技术，因此产品规范步骤可能比其他更熟悉的网络方法稍微复杂一些。在第一个项目之后，许多语义和基于经验的问题都得到了解决。

布鲁克斯和怀特黑德制造商应该明白，无线是对有线基础设施的补充，而不是取代。

杰克逊无线提供了几个优点，包括降低安装成本，易于部署和可伸缩性，以及能够解决无法使用布线的新应用程序。

问:无线可以即插即用吗?

加德纳:使用正确的无线技术，用户只需插上插头就可以使用。许多出厂配置的套件可以实现这种简单的安装。

问:无线现场调查有帮助吗?工厂的地面变化很快。

号:在部署无线解决方案之前，了解您的环境。互联网上可用的现场勘测软件工具可能需要一台笔记本电脑或电脑来测量无线信号。大多数时候，在工业环境中，并不是你的笔记本电脑的收音机需要无线连接。确保在整个使用期间使用该位置的无线客户端的无线电和天线测量信号强度。(参见上面的实现示例)。由于无线电的功率不同，天线的增益也不同，所以用这种方法进行现场勘测更准确。硬件上有一个信号计提供了一个优势，使它很容易瞥见信号强度条。

加德纳:有些制造商已配备无线设备，具备机载现场勘测功能。当然，植物环境和条件是会变化的，重要的是，你购买的任何无线网络都有一个策略，可以识别链路最薄弱的区域和时间。一些现场调查工具使用一个单独的通信层，而不是被收集的I/O信号。这使得无线网络能够在监视自己的射频(RF)通信链路的同时执行所需的任务。

Q.有哪些无线通讯方式?

杰克逊: Wi-Fi和蜂窝等无线事实标准被广泛采用。900兆赫和2.4兆赫频段的专利技术也存在。在过去几年中，基于IEEE-802.15.4的新协议已经出现，为低功耗应用提供了优势。现有标准协议，如ZigBee，可以解决低功耗应用，数据速率低于Wi-Fi。这些协议还没有像Wi-Fi那样被广泛采用，但在许多应用中确实提供了有趣的优势。

［更多的帮助p:使用无线实现指南将各种无线协议匹配到特定的应用。此外，请参见下面来自艾默生过程管理、HART通信基金会、ISA和其他公司的其他链接和信息。]

在线额外更多的问题和答案，加上向下滚动链接到其他资源。

问:有什么需要特别关注的地方吗?
杰克逊:让无线变得更容易的一个障碍是终端用户将无线测量集成到现有有线系统中的能力。图形化系统设计工具允许终端用户在集成新的无线技术的同时保留有线测量系统。

问:有没有新的无线选择出现?

布鲁克斯和怀特海:随着IEEE 802.11n (wireless - n)成为高速控制和监控应用中极具吸引力的无线网络，罗克韦尔自动化正在测试这项技术，以确定其是否有能力满足工业自动化中使用标准的、未经修改的无线以太网的广泛需求。

问:IEEE 802.11n有什么不同之处可以提供帮助?

布鲁克斯和怀特海:wireless - n的一些技术特性将有助于简化无线部署，包括多输入多输出(MIMO)、波束形成和流氓无线电检测。这些特性在经历剧烈短期变化的环境中尤其有益，比如有多个移动起重机的冶炼厂。我们预计这项技术将补充并轻松集成使用商业无线电技术的互联网协议(IP)的长途通信，以及基于WirelessHART和ISA100.11a协议的无线网状网络。

问:无线通信的未来是什么样子的?

杰克逊:随着智能设备无线市场的成熟，我们将探索为互操作性提供额外产品和软件驱动的机会，这样客户就可以结合带宽、低功耗和距离的优势来解决他们的应用。

布鲁克斯和怀特黑德:随着无线技术(如wireless - n)的发展，无线控制将变得更容易接受;首先用于较慢的控制循环，最后用于高速、离散的控制。

在线资源(也可以在www.globalelove.com顶部使用Zibb搜索。)
-控制工程无线实施指南;

-使用艾默生过程管理的这些生产力技巧获得无线项目的批准;

-无线嗡嗡声:IEC考虑WirelessHART;新ISA课程;无线发射机;

- RF和通信基础教程:美国国家仪器公司(NI)表示，一套关于射频(RF)、微波和无线设备和信号的教程将提高相关应用的知识，包括测试和测量应用。“下一代测试系统开发人员指南”教授如何将测量合并到自动化测试系统中。
- NI的无线频段名称和频率分配表;而且

-瞄准自动驾驶汽车博客来自控制工程．

作者信息

Mark T. Hoske是控制工程总编辑。联络他的地址是MHoske@cfemedia.com．

Moxa Americas建议，在天线、无线发射机和接收机使用期间对它们进行现场调查(见上图)