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无线通讯技术的优势和发展

已有 2578 次阅读  2010-01-18 13:00   标签通讯技术  优势  无线  发展 
      无线通讯技术被认为是工业控制领域继现场总线、工业以太网技术后的又一个热点,作为当前世界最具活力的新兴技术之一,无线通讯技术具有有线技术无法或很难取代的优势,并且逐步渗透到工业控制的各个环节。

优势
1) 成本低廉
      相对于有线安装、维护、故障诊断和升级配线的成本。
2)灵活性高
       没有电缆的约束,工厂管理者可以容易地配置装配线来适应变化了的用户需求,以更好地跟踪生产过程。
3)易用性
      具有分布式智能的集成无线传感器系统能够独立于操作者实现对工业过程的控制。
4)可靠性高
      在有线网络中大部分的故障是由连接器引起的,而无线系统则排除了这样的可能。此外,原材料技术的不断进步使集成无线传感器系统能够满无线通信技术的分类足艰苦工业环境所要求的持久性和可靠性。
5) 安全性
      随着技术的发展和新威胁的不断出现,安全维护的升级能力是必不可少的。新的加密策略和隐蔽的数据传送预示着无线的安全级别将超过有线系统。
6)可集成MEMS技术
      微机电系统(MEMS)在感知能力方面提供了巨大的应用前景和经济效益,而集成无线模块,传感器能够避免这种由于微型设备上附着大量电缆而导致的故障。随着无线传感器体积的继续缩小,这样的优势会呈现显著的增长趋势。
7) 施工周期短
      无线传感器系统可以通过节点的自组织和自配置功能迅速搭建成有效的通信网络。

应用案例 
      安全和环境方面的收益
       案例一 : 艾默生智能无线技术帮助 Severstal Wheeling公司在俄亥俄州的钢厂提高效益
 
       美国第四大集成钢铁制造商 Severstal Wheeling 在其位于俄亥俄州 Mingo Junction 的全集成 80 英寸钢带热轧机厂采用了艾默生过程管理的智能无线技术,以提高对过程、消防安全和环境的监测能力。 
       Severstal Wheeling 公司最初采用艾默生的智能无线方案监测生产过程,以防止价值 30万美元的轧辊发生故障,并提高轧钢效率。这也给该公司极大的信心再增加三套经济高效的艾默生无线网络用于进一步调整过程控制策略和监测消防安全系统及储油罐。
    “首次应用就获得成功,这让我们对进一步开拓充满信心,”Severstal Wheeling 的工程经理Gary Borham说。 “自从我们使用此技术之后,它就是我们随时可用的掌中工具。”
       其中一个应用是通过 Rosemount 无线温度变送器检查工厂精轧机支承辊的轴承润滑剂,从而减少维护费用和故障时间。 
      第二个应用是通过 Rosemount 无线压力变送器监测用于保护工厂地下油库的消防安全系统的水压。 网络曾检测到两个泄漏点,这使我们能够立即进行维修,把水压恢复到安全水平。 由于有了无线方案,Severstal Wheeling 公司不必再派工作人员拿着记录板穿越 1500 英尺的隧道去现场检查系统了。
       所有这些应用的安装和调试都很便捷。有些从安装到启动只需几小时。 Severstal Wheeling公司的技术人员和自动化工程师在艾默生的帮助下完成了这些工作。

      提高生产柔性和产能
      案例二: 无线工业网络在汽车涂装底漆生产线输送控制系统改造的应用

      由于市场需求的提升,原有的系统已不能够满足产能的提升需求。原有的汽车涂装底漆生产线存在瓶颈工位 ,受工艺时间的限制,节拍时间长。另外原有的汽车涂装底漆生产线是采用分段供电的控制方式,所有的动作都由地面主控PLC完成,技术比较落后,柔性差,扩充很难;老系统已使用了10年,部分设备已经老化,故障率很高,维护十分困难。
       但是原有工艺槽体本身还是存在提升的潜力的(槽体空间比较大,能够放入两台车体进行工艺处理)。通过对瓶颈工位进行双工位改造和增加自行小车车组,是能够消除瓶颈,但要原有控制系统是很难实现的,势必要对原有自动化输送控制系统进行改造升级。
      此次底漆生产线的改造,实际上就是底漆生产线自动化输送系统(环行自行小车)的改造 。通过此次自动化输送系统的改造,最终达到的产能目标:改造后单排、一排半车型工艺节拍:210s(原为280S),产能提高近30%,双班日产达到300台(原为200台左右)。
       尽管底漆生产线动作过程是比较简单的,但改造是在仍生产使用的老线的基础上进行改造,而且改造时间很短(10天左右的时间),风险很大,其余的厂家都因此选择退出。也就是说我们如果也用常规的方案,时间肯定不够,但是如果采用新的技术,可靠性如何来保证。
       我们的方案规划始终围绕着:确保可靠性,减少现场施工量,减少编程调试时间,并且实现全信息采集的出发点进行。PLC和无线产品都采用了菲尼克斯公司的产品,一致性,兼容性好,结构紧凑,空间最小化。
        使用无线网络带来的直接好处:安装简单方便,免除了硬线连接所需的排线施工和校验的工作,大幅度的降低了现场施工工作量,最大限度的缩短现场改造周期;根本消除滑触线联络方式易产生的抖动、干扰、丢失等弊端,特别是解决滑触线方式信号传输量限制的根本问题。实现系统信息的全采集。提高了可靠性和稳定性,也给操作和维护带来了方便;同时提供了系统无线接入点,解决了以往自行小车车载系统与地面连接的问题。在对车载系统进行调试、参数变更、故障检查、维护时无须采用以往空中操作或线控随行方式,可以在无线系统覆盖区域内的任意位置通过无线客户端(如笔记本电脑)对系统全部被控点进行操作和监控;系统界面全开放,调试简单方便,节省了开发和调试时间。柔性程度高,扩展容易。将来要想增加车组,控制系统只需增加一套车载控制单元和一台无线EC即可;通过对滑触线的创新改造,开发了一套安全保障系统,即使无线出现故障新滑触线系统也能保障生产线的不停线运行;先进的定位识别系统无机械摩损,无需参考点,绝对位置测量,实时检测,最大限度的实现小车的智能化。

 

发展方向
     1)当前无线通讯技术重要的发展方向是通信协议的标准化。如无线系统与现有系统的共存性(Co-existence),不同厂家设备的相互可操作性以及系统之间的相互协作性,这些都有赖于制定能被普遍接受的无线通信协议。
        2)无线局域网今后的研究方向主要集中在安全性、可靠性、能耗性、移动漫游、网络管理以及与其它移动通信系统之间的关系等问题上。更高的通讯速率;研发智能天线进一步提高频谱利用率,增加覆盖范围;与Wimax融合,支持高速、移动接入。
  3)现场总线的无线传输的可行性正在评估,无线通讯技术将会和现场总线技术更加紧密结合。
  4)无线传输目前尚处在发展的早期阶段。无线技术首先会用在楼宇自动化、自动抄表、事故响应、设备监控等领域得到应用。当前较适宜应用的行业有:汽车制造、食品加工、制药和设备资产跟踪等。
  5)由于工厂无线技术种类较多,技术特征差异比较大,无线通信只是现有有线通信系统的一种发展和重要补充,决非一种替代,工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展。流程工业仪器设备的生产厂家们也在努力研发、生产无线数据传送的元器件。
         无线通讯技术进入工业控制领域进度日益加快,ABB、艾默生、E+H、MacTek、P+F、Phoenix Contact、Honeywell以及西门子等无线技术设备供应商纷纷瞄准了这一巨大的市场,不断推出新的无线产品,给工业控制领域的用户带来了丰富的选择,当用户越来越充分的感受到无线通信技术带来的价值时,无线技术也必然会走出工厂管理级和远程遥测,进入更宽广的应用领域。

                                                                                                          IIANews  李敏

                      

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