无线传感器网络在工业控制领域的发展过程和技术特点及应用实例说明

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上传日期: 2019-09-17

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标签:Mac(243)WLAN(427)传感器(14287)

  由于某些工业控制领域的技术难度较大, 诸如控制区域测点分散、转动和旋转场合较难测量, 有毒有害危险场合检测维护非常困难, 复杂环境下敷设电缆成本高昂和长距离传输信号衰减严重等, 使得无线传感器网络具有十分广阔的应用前景。对无线传感器网络在工业控制领域的发展过程、技术特点、常用技术、应用实例和选择使用中应注意的问题进行了阐述。

  无线传感器网络具有低成本、易使用和泛在感知等特性, 使传统实践中因成本等因素未能实现在线检测的某些重要工业过程参数的测量成为可能,借此实施优化控制, 提高产品质量, 降低能效, 减少维护运行成本。此外, 无线传感器网络易于拓展升级, 能够有效减少二次投资, 提高经济效益。因此,无线传感器网络在工业控制领域具有广阔的发展前景。

  工业应用领域中常用的无线通信技术

  目前工控界应用在现场设备层的无线短程网多是基于IEEE 802. 15. 4 协议。它是一种经济、高效、低传输速率( 低于250 Kbit/ s) 、工作在2. 4 GHz 的无线技术( 欧洲868 MHz、美国915 MHz) , 支持传感器、远端控制和家用自动化等, 不适合传输语音, 通常连接距离小于100 m。

  IEEE 802. 15. 4 协议仅仅规定了物理层( PHY) 和媒体存取控制层( MAC) 协议, 其PHY 层采用直接序列扩频( DSSS) 技术, 以化整为零的方式, 将一个信号分为多个信号, 再经由编码方式传送信号, 避免干扰。在MAC 层, 主要是沿用无线局域网( WLAN) 中IEEE 802. 11 系列标准的CSMA/ CA方式, 以提高系统的兼容性。

  现今工业控制领域使用的无线传感器网络节点, 有一半是基于IEEE 802. 15. 4, 主要有:ZigBee, WirelessHART 和ISA100 系列标准, 以及中国自主制定的WIA 标准。

  ZigBee 技术具有低复杂度、低功耗、低传输速率、低成本、高容量( 理论上最多可达6. 5 104 个节点) 、高安全等功能, 主要用于近距离的无线连接。其网状网拓扑结构, 自动路由及动态组网的方式, 既可以进行点对点通信, 同时还可以组建局域网。ZigBee 技术较多地应用到了监控与数采系统SCADA ( Supervisory Cont rol And DataAcquisit ion) 。

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