社会应用中的无线工厂网络设计与管理现场总线技术论文
无线技术在过程工业中的应用正在不断扩大,尤其是在那些传统的有线基础设施已饱和或难以布置的情况下。随着对无线网络接受度的持续提升,无线工厂网络正逐渐成为制造业中不可或缺的一部分。在过去十多年里,无线网络已经成为了许多过程工厂不可分割的一部分。
无论是出于被动还是主动考虑,采用无线网络都有其明显的优势。被动原因主要包括既有的、无法进一步扩展的有线系统,以及到达某些区域困难的地方。而主动原因则在于快速部署和扩展仪表与通信功能区域,而不需要高昂成本、高耗时安装以及停机时间。
最终目标始终是提高生产率和员工效率。在面临经验丰富技术人员减少、劳动力总量减少趋势下,传统制造企业急需提高效率,以确保自身在行业内竞争力并保持盈利能力。
今天,我们已经拥有满足工业通讯严格要求的现代无线网络协议,它们提供了可靠性、安全性、确定性以及受控功耗等关键特征。Wi-Fi 和现场总线技术论文都是这些讨论中常见的话题。
Wi-Fi 是人们首先想到的一种广泛应用于各种场景(包括家庭办公室)的无缆连接方式,但它并不适用于所有环境,特别是电池寿命长达数年的测量设备所需的地方。尽管如此,其提供的高带宽使得它适合用途如移动工作站应用程序、远程视频监控系统等。
然而,在工业环境中,由于金属密度较高、电磁干扰更为复杂,这就要求接入点更加密集,并且需要专业知识来设计和部署。这通常不是信息技术(IT)团队可以轻易完成的事务,他们可能缺乏了解如何处理在工厂设施中安装Wi-Fi所需设计挑战的情况下的经验。
对于那些寻求替代方案的人来说,如LTE 和 WiMax 提供了一种不同的方法来应对覆盖距离、带宽需求及移动性的不同情况。不过它们并不适用于过程仪表网络领域。此外,还有一些商业协议,如蓝牙(Bluetooth),虽然最初设计用于短距离点对点连接,但现在也被广泛应用于工业环境,比如将笔记本电脑连接到可编程逻辑而不需要物理电缆配置维护等操作。
支持用户接受无線的一个积极因素,是由国际自动化学会(ISA)制定的两个主要标准:ISA100.11a-用于工业自动化的无线系统:过程控制和相关应用,以及WirelessHART。这两个标准虽然内容相似但存在差异,都建立了良好的声誉在供应商和用户之间。WirelessHART 使用网状结构,每个设备都能充当转发器,为信号提供多条路径,而 ISA100.11a 设计允许设备直接与接入点通信,然后通过网关调度数据传输至主机系统。当信号强度不足时,可以像使用WirelessHART那样配置网状结构,但这会缩短电池寿命。
最后,无论是通过节省布局成本还是促进普及传感器系统,无限仪表与网络结合起来,不仅能够改善生产效率,也能够增强资产状态监测能力,从而支持更好的决策制定。此外,由于终端设备成本降低,对收集数据进行决策支持能力将得到进一步增强。