社会无线工厂网络设计与管理以Can报文解析实例为引
在现代社会,随着技术的不断进步,无线网络已经成为许多过程工厂不可或缺的一部分,它们带来了诸多优势。制造业对无线网络的接受程度正在持续增加,在越来越多的工程中获得应用。
回顾过去十几年,无线网络就已经成为过程工业的一部分。工厂设施采用无线网络的原因有很多,但通常可以归结为以下两类。一种是被动的:主要用于已经饱和、无法继续增加线缆的有线基础设施,或电缆难以到达的地方。而另一种是主动的:无线网络是快速扩展仪表和通信功能区域的关键手段,无需较高成本、较长时间安装,也并不需要停机时间。
无论出于何种原因,最终目标都是提高生产率和员工效率。在传统制造企业面临经验丰富技术人员减少且工人总数减少趋势时,提高效率对于保持其在行业内竞争力和盈利能力至关重要。
当今的无线网络协议已能满足制造业对工业通讯提出的严苛要求:
•可靠性;
•数据安全;
•确定性通信;
•受控功耗。
Wi-Fi虽然广泛应用于各种场景,但由于其高功耗特性,对于电池寿命长达数年的测量设备来说不太合适。尽管如此,Wi-Fi设备及其提供高带宽使其适用于某些用途,如移动工作者应用程序、远程视频监控系统等。在考虑无线工厂网络时,要注意的是,典型工业环境对通讯不如家庭或办公室那样友好,因此需要更高接入点密度。
部署无線網絡,不僅涉及IT團隊,也需要工業自動化經驗豐富的人員對於設施中無線網絡設計需求有深入了解。無線網絡運行可能會不一致,這可能導致使用者對無線網絡失去信任。在設計無線網絡時,最好聘請具有工業自動化經驗並熟悉在設施中安裝Wi-Fi設計要求的人才。
除了Wi-Fi之外,还有一些其他商业协议也适用于工业环境,比如蓝牙(Bluetooth)以及后来的低功耗蓝牙(BLE)。藍牙最初旨在替代短距離點對點電纜連接,在工業應用中包括將筆記本電腦連接到可編程邏輯,以便配置與維護而無需物理電纜,以及類似的短距離應用。
支持用户接受無線的一个积极因素,是無線现场仪表标准协议制定的推动。与無線过程仪表相关两个主要标准是ISA100.11a-Industrial Wireless Systems: Process Control and Related Applications,以及WirelessHART。这两者都解决了流程工业对于实时数据传输所需遵守安全、稳定和可靠性的问题,并且通过网状结构确保了信号覆盖范围广泛且强烈。
WirelessHART是一个开放式可互操作标准,由FieldComm集团专门为工业自动化设计。此外,该协议优化了带宽利用与安全因素,并为了最大限度地降低功耗而进行了设计。此方案常见于测量更新频率根据给定设备向主机提供不同情况下,可以延长电池寿命达到10年以上。
相比之下,ISA100.11a作为国际自动化学会(ISA)下的一个项目直到2009年才完成,其涵盖更广泛类型中的大规模应用,并允许直接连接现场设备到一个或多个访问点,然后这些访问点将信息转发给网关,这个网关调度并将数据发送给主系统。当要提升信号质量时,可以配置成网状结构,但这会缩短电池使用寿命。
此外,一些低功率广域网也开始被采纳并取得了一定的成功。这些建议最初是在超大区域内实现超低带宽通信,如供水公司智能计费器,它们只需要每天发送一次更新数据。不幸的是,由于它们仅仅具备极低带宽以及较慢速度更新,所以它们并不适合大多数工业监控应用中的任何活动事件处理任务。
最后,从单一领域跳跃至全面的视角,我们发现WirelessHART正逐渐占据市场领导地位。大型石油天然气公司、石油化工企业、大型能源供应商等都选择采用这个技术标准来构建他们自己的物联网生态系统,为他们提供了更多灵活性,使得资产维护更加简单,从而帮助提升整个组织整体效益。这就是为什么我们今天看到所有这些从事创新工作的人们,都渴望探索新的可能性,将他们自己推向未知边界——因为这是最能够激发创造力的前沿战场之一,而不是简单地模仿那些曾经成功过的事物,他们追求的是永恒不变的事物,他们追求的是人类历史上最伟大的梦想——建立一个既聪明又智慧,又充满希望又美好的世界。