在无线工厂的奇迹诞生三种现场总线技术的传奇故事

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  • 2025年01月19日
  • 在工业自动化领域,随着对生产效率和成本控制的不断追求,无线网络技术已经成为许多过程工厂不可或缺的一部分。十多年前,无线网络就开始逐渐渗透到制造业中,它们以高效、灵活且经济实惠的特点,为企业带来了巨大的便利。 无线网络被应用于两类情况:第一类是被动使用,即利用现有的有线基础设施扩展无线通信,以满足那些无法继续增加新电缆或电缆难以到达区域的需求;第二类是主动推进

在无线工厂的奇迹诞生三种现场总线技术的传奇故事

在工业自动化领域,随着对生产效率和成本控制的不断追求,无线网络技术已经成为许多过程工厂不可或缺的一部分。十多年前,无线网络就开始逐渐渗透到制造业中,它们以高效、灵活且经济实惠的特点,为企业带来了巨大的便利。

无线网络被应用于两类情况:第一类是被动使用,即利用现有的有线基础设施扩展无线通信,以满足那些无法继续增加新电缆或电缆难以到达区域的需求;第二类是主动推进,无需耗费大量时间和资金来布建传统有线系统,而是通过快速部署无线设备来支持业务扩张。

尽管面临着经验丰富但数量减少的人才短缺以及劳动力减少的问题,传统制造商仍然需要提升生产率和员工效率,以维持其在竞争激烈的市场中的地位。今天,工业通讯协议已经能够满足这些严格要求:

可靠性

安全性

确定性

控制功耗

Wi-Fi虽然广泛应用于家庭、办公室甚至工业环境,但它不适合所有场景。Wi-Fi通常用于移动工作人员、远程视频监控等非实时数据传输任务。在考虑为工厂设计无線工厂网络时,我们需要注意的是,典型的过程环境对于通讯而言并不友好,因此通常需要更高密度的接入点,以及针对干扰源周围区域特殊设计。

除了Wi-Fi之外,还有几种其他标准可以用来支持工业通讯,如LTE和WiMax,它们提供了不同的解决方案,比如覆盖距离、带宽、移动性和网络支持。但它们并不是为过程仪表设计,而是更适合广域网应用。

蓝牙(Bluetooth)及其低功耗版本(BLE)也可用于短距离连接,是另一种常见选项,其初衷是在没有物理电缆的情况下替代短距离电缆连接,并已成功应用于配置和维护等任务。

两个主要相关标准分别是ISA100.11a和WirelessHART。这两个标准都致力于提高流程行业中的通信质量,同时保证安全性。在选择哪个标准时,可以根据具体需求进行评估,比如是否需要网状结构或者优先考虑互操作性的问题。

WirelessHART作为一个开放式可互操作性的通信协议,由FieldComm集团专门为工业自动化设计,它采用网状结构,每个设备都能充当中继器,为信号提供多条路径。此外,由于其针对测量与控制任务优化,对功耗也有所考虑,使得设备可以长期运行十年以上。而ISA100.11a则是一个更广泛定义的一系列标准,其中包含了ISA100.11a专门用于无线仪表,它允许直接从现场设备发送数据至主机系统,并且可以实现更多复杂的地图管理策略,但这会影响其续航能力。

最后,我们还提到了低功率广域网,这些协议最初用于超大范围内超低带宽通信,如供水或供气公司智能计量器,这些计量器每天只需发送一次更新数据。尽管它们具有极长传输范围,但由于仅需极低带宽及较慢更新速度,因此它们并不适合大多数工业监控应用。