工业自动化领域中的无线技术

导语:在一定条件下，在工业自动化中，需要数据的精确定位。它在测量领域，特别是在井下探测方面有着非常广阔的发展前景。下面是我给你整理的一篇工业自动化领域无线技术的范文。我希望你喜欢它。详情请访问(www.oh100.com/bylw)。

摘要:总结了无线技术在工业自动化领域的方法和特点，探讨了超宽带无线通信技术在工业自动化领域的应用效果和新的发展趋势，对指导无线技术在工业自动化领域的应用具有一定的参考价值。

工业自动化，现场，无线技术

一.前言

近年来，无线技术在我国工业自动化领域取得了快速发展，但仍存在一些问题和不足，需要改进。摘要:分析了无线技术在工业自动化领域存在的主要问题，研究了无线技术在工业自动化领域的创新策略，对加快工业自动化步伐具有重要意义。

二、Z igbee的技术特点

Z igbee是一种短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术。在特定环境下，Zigbee主要适用于自动控制和远程控制领域，是为满足小型廉价设备的无线组网和控制而制定的。Z igbee是IEEE 802.15的商业名称。4技术。同时，该技术的核心协议由IEEE 802。15.4工作组于2005年2月成立。但Zigbee联盟负责高层应用、互联测试和市场推广。然后研究的问题是Z igbee联盟成立于2001年9月，现在有100多家知名企业，包括英国英维思公司、日本三菱电机公司、美国摩托罗拉公司等。在某种程度上，Z igbee的协议主要由物理层、数据链路层、网络/安全层、应用框架和高层应用规范组成。其中，IEEE 802。15.4负责物理层和数据链路层的标准；基于此，Zig-bee联盟负责网络层和应用层的研发。Z igbee协议栈如图1所示。

Z igbee技术的主要特点有:一、低功耗。在低功耗待机条件下，两节普通5号干电池可以使用6个月以上，这是Zigbee支持者的一个特定优势。二是数据传输速率低。只有10~ 250 kb/s，专注于低传输应用。第三，成本比较低。Z igbee数据传输速率比较低，协议简单，大大降低了成本。为此，据估计，到今年年底，Zigbee芯片的价格可能会降至3美元。第四，网络容量比较大。统计表明，该网络可以容纳65536个节点。第五，有效范围比较小。有效覆盖范围在10~ 75 m之间，某些情况下要根据实际发射功率和各种应用模式来确定。第六，工作频段非常灵活。在一定程度上，应用的频带是2。4GH z(全球)，868MH z(欧洲)，915 MH z(美国)，都是无牌照。七是安全适用。Z igBee提供数据完整性检查和认证功能，采用AES- 128加密算法。八是诚实可靠。采用防碰撞措施，为需要固定带宽的通信业务预留特殊时隙，防止发送数据时的竞争和冲突。九是短暂延迟。Z igbee的通信延迟和从休眠状态激活的延迟都很短。设备搜索的典型时间为30 ms，设备激活的典型时间为15 m s，主动设备的访问时间为15ms。在此基础上，Z igbee主要用于医疗、工业控制等许多数据传输速率较低的电子设备之间。最典型的应用是自动抄表系统。所以目前GPRS/CDMA无线抄表系统成本比较高，要向电信运营商支付一定的费用，而另一种电力线组网(PLC)技术运行不够稳定。相应的，相比较而言，使用Z igbee网络的抄表系统是由电业局自己建设的，一定程度上不需要额外的费用。此外，Z igbee网络的超大容量一般可以满足覆盖的需求，因此Z igbee在无线自动抄表领域具有广阔的发展前景。同时，Zigbee在井下无线监控、工业环境温湿度监控、污水监控、气体监控等方面也有很大优势。在特殊条件下，由于传感器和通信技术的发展，无线传感器网络(WSN)的概念已经深入人心。Zigbee在无线传感器网络的应用中具有无可比拟的优势。在一定程度上，无线传感器网络也是由大量部署在监测区域的廉价微型传感器节点通过无线通信组成的多跳自组织网络系统。为此，它具有监测精度高、容错能力强、覆盖面积大、可远程监测等诸多优点。WSN可应用于工业自动化系统、设备故障诊断、恶劣环境下的生产过程监控等。同时，无线传感器网络设计的首要目标是能量的高效利用，即在保证正常监测功能的情况下，消耗尽可能少的能量，同时延长网络的生命周期。基于此，与Z ig-bee的设计目标是一致的。其次。传感器网络严格要求每个节点的成本尽可能低，要求非常严格。只有这样，一个网络才能有更多的节点，在单个节点失效的情况下，快速重新规划确定路由，不至于使网络瘫痪。再次，Z igbee网络可以同时容纳超过65000个节点，足以保证多源数据的采集。在一定条件下，传感器网络通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。同时，传感器节点一般由四部分组成:传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块。它是一个微型嵌入式系统，兼顾了传统网络节点的终端和路由器的双重功能。传感器网络的架构如图2所示。

汇聚节点连接传感器网络和外部网络，实现两个协议栈之间的通信协议转换。在此基础上，发布管理节点的监控任务，并将采集到的数据转发到外部网络。因此，用户通过管理节点配置和管理传感器网络，发布监控指令，收集监控数据。同时，根据传感器网络的组成，Zigbee节点可以作为整个网络的传感器节点，在整个监控区域形成一个Zigbee网络，每个传感器节点嵌入一个Zigbee协议栈，实现基本的Zigbee网络功能。同时将采集到的数据传输到汇聚节点，汇聚节点发出的任务和命令也接受。在一定程度上，一个微处理器+GPRS模块作为汇聚节点，用来连接传感器网络和GPRS网络，实现TCP/UD P等协议，将数据打包成帧，在一定条件下通过GPRS网络传输到主控室，将来自主控终端的命令解包，再传达到传感器节点。GPRS模块连接到客户端，与PC服务器构成硬件平台，软件包括数据库等。在此过程中，会仔细分析接收到的数据，并管理整个网络。在某些情况下，Z igbee自身的特性决定了它只能在短距离、低速条件下使用。在工业监控中，必须注意工作流程，大量时间需要实时图像，这就要求高速的数据传输速率。所以Zigbee在这一点上有致命的缺点。超宽带技术的出现使这一应用需求成为可能。

三、超宽带无线通信技术在工业自动化领域的应用效果

1的分析。超宽带无线通信技术。

在一定条件下，UWB无线通信技术是一种以极短时间间隔的脉冲代替载波的通信方式。同时具有以下优点:一是抗干扰能力强，这主要是该技术的特点。在一定情况下，该技术的所有频段和我国目前通信系统采用的频段都是安全的，互不干扰。在某些情况下，信号一旦发射出去，其发射的无线电脉冲信号不仅非常微弱，而且输出功率也比较低；二是具有传输速率高、能耗低的特点。与Zigbee相比，在某些情况下，其传输速率远高于Zigbee，最高时可能高达每秒几百兆，能耗很低，主要是传输时不能使用载波，同时传输脉冲时只消耗很低的能量；第三，具有很高的安全功能。就有线技术而言，安全性和稳定性都大于有线通信技术。这种技术在一定程度上融入了跳时扩频技术，因此信息数据接收设备只有在发射端知道扩频码的前提下才能接收到发射的数据，同时发射的功率谱密度较低，通常的信息数据接收设备是不会接收到的。因此，它显示了它的安全功能；第四是定位优势的比较，这主要是因为系统本身的良好定位优势。在一定条件下，渗透性能很强。因此具有比较精确的定位性能，精度可以高达10米。正因如此，这也是其他通信技术无法比拟的优势。第五，具有强大的多路径解析功能。与一般的无线通信技术相比，其多径传播效应在一定程度上大大增强了通信质量和数据传输速度。

2.超宽带无线通信技术在工业自动化领域的应用。

本文分析了超宽带无线通信技术的起源。起初主要用于军用雷达领域，在一定条件下用于发展军用雷达技术。从2005年3月开始，UWB技术被美国批准用于非军事领域。此后，超宽带技术取得了新的突破，并通过科学发明得到了越来越广泛的应用。从UWB技术分析，在一定条件下，说它传输速率高。因此，在工业自动化方面具有明显的优势，得到了广泛的应用。在一定条件下，在工业自动化中，需要对数据进行精确定位。它在测量领域，特别是在井下探测方面有着非常广阔的发展前景。在一定条件下，这种技术可以实现实时的图像和声音传输，而这样高精度的数据传输在现有的无线技术中是很难实现的。因此，在这种通信技术的实际应用中，需要在摄像机上安装微处理器，在一定程度上对实时传输的图像数据进行简单的压缩处理后，可以将数据传输速率降低到每秒几十兆，这样就可以利用UWB无线通信技术将图像数据传输到数米之外的中央控制室。

四。结束语

在新时代，通过对Z igbee技术存在问题的分析，进一步明确Z igbee技术和UWB技术是目前无线通信市场最热门的技术之一，是无线网络的重要组成部分，为无线网络管理系统的优化和完善奠定了坚实的基础，无线技术具有广阔的应用和发展前景。有助于提高企业的竞争力和效率。

参考资料:

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