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傳統工業領域有線通訊的無線化應用

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【摘要】:
德國“工業4.0研發白皮書”及“工業4.0實施戰略及參考架構”都將無線技術作為工業4.0網絡通信技術研究和創新中的重要組成部分,其中Wi-Fi、NFC、zigbee、2G/3G/4G、LORA等無線技術成為連接傳輸層的重要技術。

  德國“工業4.0研發白皮書”及“工業4.0實施戰略及參考架構”都將無線技術作為工業4.0網絡通信技術研究和創新中的重要組成部分,其中Wi-Fi、NFC、zigbee、2G/3G/4G、LORA等無線技術成為連接傳輸層的重要技術。

  每個層次的工業通訊方式略有差異。結合的五級層次架構,每層之間的通訊方式都不一樣,考慮到每個層次所賦予的職責和使命差異,工業通訊方式也存在差異。

  在ERP層和MES層,主要是以路由器、工業以太網和總線的方式互聯,在目前的的網絡通訊上,沒有太多的變化;

  在控制層,主要的通訊方式是PROFIBUS、MODEBUS、工業以太網和現場總線等:

  在傳感層,主要的通訊方式為現場總線,無線網絡、LTE、ZIGBEE、WIFI、LORA,因設備的流動性,因此對無線通訊網絡應用較多。

  目前,無線技術憑借著部署容易、建設成本低、適用環境廣泛等優勢,逐漸成為未來工業互聯網中網絡發展及應用的重要方向。

  無線網絡,顧名思義是利用無線電波而非線纜來實現與計算機設備位置無關的網絡數據傳輸系統,是現代數據通信系統發展的一個重要方向。隨著計算機網絡技術、無線技術以及智能傳感器技術的相互滲透、結合,產生了基于無線技術的網絡化智能傳感器的全新概念。這種基于無線技術的網絡化智能傳感器,使得工業現場的數據能夠通過無線鏈路直接在網絡上傳輸、發布和共享。無線通訊技術能夠在工廠環境下,為各種智能現場設備、移動機器人以及各種自動化設備之間的通信提供高帶寬的無線數據鏈路和靈活的網絡拓撲結構,在一些特殊環境下有效地彌補了有線網絡的不足,進一步完善了工業控制網絡的通信性能。

 

無線傳輸

有線傳輸

布線施工

簡單

復雜

節點控制管理

簡單

復雜

后期擴展性

簡單

復雜

調試維護

簡單

復雜

造價

穩定性

較強

輻射

較低

 

  以智慧城市的無線路燈為例,通過ZigBee或LoRa的形式,無需對燈具進行改造、無需架設通信線路、無需改造配電柜、基于云平臺進行分析控制也無需建設龐大的機房。不管是改造還是新建,從施工,成本,后期擴展性,維護等方面無線都優于有線。到2020年全球將會有超過500億個無線終端,在未來,工業通訊必將有越來越多的應用場景無線化。

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