摘要：本文分析了無線技術(shù)的應用場合和所帶來的好處，并針對Trusted Wireless技術(shù)及其應用案例進行了詳細介紹與分析。
關(guān)鍵詞：無線，Trusted Wireless,應用
Abstract：
This paper analysis the application field of wireless technology and the benefit which it brings to the customers. Especialy for Trusted Wireless technology, do a detailed description and introduce the applications based on it.
Keywords：
Wireless,Trusted Wireless,Application
隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，新技術(shù)的應用也越來越廣泛，工業(yè)通訊系統(tǒng)和安全控制技術(shù)是當今國際工業(yè)自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點。現(xiàn)場信息化的發(fā)展和先進的遠程現(xiàn)場設備診斷使設備從被動性維護向主動性維護發(fā)展。目前,隨著無線技術(shù)的革新,工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員都在研究“配置使用無線技術(shù)的可行性”,以達到“風險最小化,資產(chǎn)使用最優(yōu)化”的目標?！犊刂乒こ獭凡軣樝壬吞岢鲱A測:“無線技術(shù)在控制領(lǐng)域的大規(guī)模普及應用將在2010 年左右。目前在國外,自動化的巨頭正在積極地從事無線產(chǎn)品的開發(fā)。在國內(nèi),首先需要對應用市場進行培育與培訓,消除用戶對無線方案的疑惑,意識到無線技術(shù)的獨特優(yōu)勢,以迎來普及應用的一天”。
無線技術(shù)并不是萬能的，不能完全替代有線方式的應用，但它作為有線方式的最好的、最有益的補充之一，在特定的工業(yè)控制領(lǐng)域起到其獨特而無法替代的好處，而由有線和無線的無縫連接實現(xiàn)的工業(yè)控制網(wǎng)絡也必將是今后工業(yè)控制領(lǐng)域的一個趨勢。
那么在哪些場合我們?yōu)榱恕爸鲃拥木S護”和“風險最小化,資產(chǎn)使用最優(yōu)化”要去考慮“配置使用無線技術(shù)的可行性”呢？那么您是否在工作中遇到過以下情況：信號線需要穿越高速公路、鐵路、河流等；信號需要從偏遠、荒蕪的地方傳到控制室，長距離布線的人力和物力成本很高；旋轉(zhuǎn)、移動的機械或設備信號時斷時續(xù)，后期維護成本高昂；許多儀表、設備位于有爆炸危險、高污染、干擾強烈或高輻射的區(qū)域，維護、調(diào)試極易造成人身傷害或財產(chǎn)損失；在大型化工廠，大量的傳感器分散于廣闊的區(qū)域，，其中絕大多數(shù)很難接線……無需多言，在這些情況下，無線解決方案無疑是您最佳的選擇。無線電磁波經(jīng)由開放空間內(nèi)的傳輸，大大減小了耗時而高成本的安裝，它借助所使用天線的發(fā)散特性，無線信號可覆蓋大面積的戶外區(qū)域或內(nèi)空間，能夠穿透或覆蓋無法進行線纜安裝的區(qū)域，保證設備在信號范圍內(nèi)的自由移動和網(wǎng)絡接入，而不受安裝的限制。同時無線傳輸無阻抗、無污染、微功率而又不受常見電磁干擾，同時是免維護的解決方案，與硬件成本相比，其潛在的節(jié)省更大。
對于所有的無線技術(shù)而言，可靠性、簡單性、功效、傳輸范圍和成本是比較、評估和選擇工業(yè)無線技術(shù)的五個最重要的指標。每個指標都以獨特的視角展示了某個技術(shù)的優(yōu)點。為確保針對給定應用選出了最合適的無線技術(shù)，在比較不同技術(shù)的優(yōu)缺點時，須對這些指標逐一進行考察。
在這里，可靠性是指無線系統(tǒng)在存在各種工業(yè)障礙的情況下成功完成通信的能力。我們可以根據(jù)無線系統(tǒng)的射頻頻譜、接收靈敏度（收發(fā)器完成通信需接收到的最小信號水平）、輸出功率（能夠輸出的信號水平）、射頻捷變能力（為避免干擾而在射頻頻譜中移動的能力）、抗干擾度（在存在干擾的情況下在給定頻道中通信的能力）來進行評價。
對于無線產(chǎn)品，靈活性和可編程能力通常會增加其復雜性，因而，開發(fā)環(huán)境和工具(包括硬件工具和軟件工具)必須便于使用和理解，盡可能最大化實現(xiàn)其作為接口的功能。
功效是對無線系統(tǒng)功耗水平的一種度量。好的無線產(chǎn)品應該是低能耗，比原有系統(tǒng)更加節(jié)能的系統(tǒng)。這也是衡量無線技術(shù)可靠性的一個重要標準。
傳輸范圍是無線電信號可以傳輸且被接收器可靠編譯成數(shù)據(jù)的距離。而它又取決于無線傳輸?shù)念l率、傳輸功率、速率和芯片靈敏度等因素。
成本是性價比衡量指標的組成之一，綜合的成本更加的合理，是構(gòu)成好的無線產(chǎn)品的重要因素之一。
菲尼克斯電氣作為電氣連接和電子接口及工業(yè)自動化技術(shù)領(lǐng)域的世界市場領(lǐng)導者，擁有Trusted Wireless、Bluetooth、WLAN、GSM/GPRS和WirelessHART技術(shù)的無線產(chǎn)品，可以提供覆蓋現(xiàn)場層、控制層和管理層的完整無線解決方案。并在電力、冶金、船舶、化工、交通、汽車制造、機械制造、煙草、水處理、物流、信息與通訊、市政等行業(yè)和領(lǐng)域取得了成功的應用。
特別是菲尼克斯電氣的Trusted Wireless技術(shù)是專門為流程工業(yè)設計研發(fā)的無線通信技術(shù)。為了保證流程設備極高的運行可靠性，流程工業(yè)企業(yè)所使用的無線通信技術(shù)應該有很高的可靠性。為此，Trusted Wireless無線通信技術(shù)也采用了FHSS跳頻技術(shù)。在這一跳頻技術(shù)中，發(fā)射頻率固定不變，都是27ms變換一次。在2.4GHz~2.4835GHz的頻段中有800多個通道可供使用，所使用的通道和通道系列形成了一個跳頻表，成為各個系統(tǒng)共同執(zhí)行的通信規(guī)則。從而允許成百上千的無線通信系統(tǒng)在非常接近的地理位置處同時進行無線通信，并且保證互不干擾。共存性是工業(yè)無線通信領(lǐng)域中一個非常重要的要求，這一要求既適用于不同的產(chǎn)品使用一種相同的無線通信技術(shù)，也適用于使用不同無線通信技術(shù)的產(chǎn)品。通過所謂的“頻帶鎖定”功能，可以使Trusted Wireless系統(tǒng)留出WALN系統(tǒng)的頻帶寬度，從而使得Trusted Wireless系統(tǒng)、藍牙系統(tǒng)和WALN系統(tǒng)之間具有更好的共存性。
同時，在Trusted Wireless無線通信技術(shù)協(xié)議中，采用了多種不同的安全技術(shù)措施保障傳感器信號傳送的可靠性。其中包括利用CRC循環(huán)冗余校驗對接收器的正確性進行檢驗。除此以外，發(fā)送出去的傳感器信息也帶有信號源校驗，使得信號接收器只能接受允許它接受的信號。集成的FEC預前糾錯計算技術(shù)也進一步地提高了無線通信連接的質(zhì)量和穩(wěn)定性。利用FEC技術(shù)還可以對信號傳送過程中出現(xiàn)的異變進行校正。視周圍的環(huán)境，Trusted Wireless無線通信技術(shù)可以傳送信息的距離在幾百米到幾千米之間，在可視無遮擋的地理條件下點對點可以達到10km。
讓我們了解一下基于Trusted Wireless技術(shù)在無線傳輸IO信號，MODBUS RTU和PROFIBUS的具體應用案例
1、泄露檢測
應用描述：
MOBIL公司輸油管道?，F(xiàn)場設有三個監(jiān)測點，監(jiān)測是否有泄露發(fā)生，及時發(fā)現(xiàn)石油傳輸過程中可能會出現(xiàn)的泄露，避免損失和可能出現(xiàn)的安全隱患。
解決方案：
三套單向無線傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)每點4…20mA信號的無線傳輸。
解決的問題：省去了信號線布線的時間和成本，免除了后期線纜維護和更換的成本，特別避免了人為或動物對電纜的破壞。
2、原料場堆取料機控制
應用描述：
冶金行業(yè)的原料場、水泥的原料場、采礦場、港口、電廠輸煤等場合都需要有堆取料機進行堆取料操作。傳統(tǒng)的堆取料機都有兩個卷有柔性電纜的大轉(zhuǎn)盤，一個是動力電纜盤，另外一個是控制電纜盤，當堆取料機往復運動時，需要拖拽柔性電纜，兩個轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動。（如下圖）
但是如下圖，在冶金原料場所拍到的圖片一樣，在這些原料場或者礦場，現(xiàn)場的環(huán)境是比較惡劣的，柔性電纜在這樣的環(huán)境下被來回拖拽，極易損壞。而在生產(chǎn)過程中電纜被損壞，會影響正常的生產(chǎn)進程。同時柔性電纜價格昂貴，有的高達幾百元一米，正常情況下，即使電纜沒有被損壞，每一年半到兩年左右也要更換一次柔性電纜，所以電纜的后期維護和更換成本非常高。
解決方案：
采用基于菲尼克斯電氣Trusted Wireless技術(shù)的雙向無線IO傳輸系統(tǒng)替代原來的柔性控制電纜，現(xiàn)場柔性控制電纜已經(jīng)被剪斷（下圖所示）
取而代之的是在控制室和堆取料機駕駛室的無線收發(fā)系統(tǒng)（如圖1-4依次為控制室收發(fā)器及天線、控制室收發(fā)器、堆取料機駕駛室及堆取料機駕駛室天線）。
解決問題：
用于移動的機械控制，使用約4年的時間，效果良好，無任何問題出現(xiàn)，無需再定期更換柔性電纜，解放了勞動力，省去了后期的維護成本，提高了效率。無需擔心信號的突然的中斷，影響企業(yè)生產(chǎn)。
3、貴州開磷礦肥消防高位水池監(jiān)控
應用描述：
信號從高位水池傳到控制，現(xiàn)場布線成本將非常之高，如開挖地溝，布線等。并且線纜如果被破壞，很難查找到具體短線位置。而高位水池主要是用于山下化工廠消防使用，對水池的水位的監(jiān)控至關(guān)重要。
并且現(xiàn)場有很多高壓線纜，用普通有線信號線，信號極易被干擾。
解決方案：
使用菲尼克斯電氣雙向無線IO系統(tǒng)替代傳統(tǒng)有線布線方式。
解決問題：
解決了現(xiàn)場強電磁場對信號的的干擾問題；無需耗時、耗力、耗財?shù)挠芯€布線，無需組態(tài)編程，硬接線連接即可使用。
參考文獻：
[1 ]吳鳴，無線通訊技術(shù)在工業(yè)控制中的價值和應用。梅山科技，2007（3）:53
作者：胡嘉偉（貴州開磷集團礦肥有限責任公司） ，孟昭晉（南京菲尼克斯電氣有限公司）
（轉(zhuǎn)載）
