Tecnología inalámbrica en la automatización industrial
Introducción: Bajo ciertas condiciones, en la automatización industrial, se requiere un posicionamiento preciso de los datos. Tiene perspectivas de desarrollo muy amplias en el campo de la medición, especialmente en la detección subterránea. A continuación se muestra un artículo de muestra que compilé para usted sobre tecnología inalámbrica en el campo de la automatización industrial. Espero que te guste. Visite (www.oh100.com/bylw) para obtener más detalles.
Resumen: Resume los métodos y características de la tecnología inalámbrica en el campo de la automatización industrial, analiza los efectos de las aplicaciones y las nuevas tendencias de desarrollo de la tecnología de comunicación inalámbrica de banda ultraancha en el campo de la automatización industrial y proporciona orientación para Tecnología inalámbrica en el campo de la automatización industrial. La aplicación tiene cierto valor de referencia.
Automatización industrial, campo, tecnología inalámbrica
1. Introducción
En los últimos años, la tecnología inalámbrica ha logrado un rápido desarrollo en el campo de la automatización industrial en mi país. , pero todavía hay algunos problemas y deficiencias que deben mejorarse. Resumen: Este artículo analiza los principales problemas de la tecnología inalámbrica en el campo de la automatización industrial y estudia las estrategias innovadoras de la tecnología inalámbrica en el campo de la automatización industrial, que es de gran importancia para acelerar el ritmo de la automatización industrial.
2. Características técnicas de Zi igbee
Z igbee es una tecnología de comunicación inalámbrica bidireccional de corta distancia, baja complejidad, bajo consumo de energía, baja velocidad de datos y bajo costo. . En entornos específicos, Zigbee es principalmente adecuado para campos de control automático y control remoto, y está desarrollado para cumplir con las redes inalámbricas y el control de dispositivos pequeños y económicos. Zigbee es el nombre comercial de IEEE 802.15. 4 tecnología. Al mismo tiempo, el protocolo central de esta tecnología fue establecido por el grupo de trabajo IEEE 802.15.4 en febrero de 2005. Pero Zigbee Alliance es responsable de las aplicaciones de alto nivel, las pruebas de interconexión y el marketing. Entonces, la cuestión que se está estudiando es que la Alianza Zigbee se creó en septiembre de 2001 y ahora cuenta con más de 100 empresas conocidas, entre ellas la británica Invensys, la japonesa Mitsubishi Electric y la estadounidense Motorola. Hasta cierto punto, el protocolo Zigbee consta principalmente de la capa física, la capa de enlace de datos, la capa de red/seguridad, el marco de la aplicación y las especificaciones de aplicación de alto nivel. Entre ellos, IEEE 802.15.4 es responsable de los estándares de la capa física y la capa de enlace de datos; en base a esto, Zig-bee Alliance es responsable de la investigación y el desarrollo de la capa de red y la capa de aplicación. La pila de protocolos Zigbee se muestra en la Figura 1.
Las principales características de la tecnología Zigbee son: 1. Bajo consumo energético. En condiciones de espera de bajo consumo, se pueden usar dos baterías secas AA comunes durante más de 6 meses, lo cual es una ventaja específica para los partidarios de Zigbee. En segundo lugar, la velocidad de transmisión de datos es baja. Sólo 10~250 kb/s, centrándose en aplicaciones de baja transmisión. En tercer lugar, el costo es relativamente bajo. La velocidad de transmisión de datos de Zigbee es relativamente baja, el protocolo es simple y el costo se reduce considerablemente. Con este fin, se estima que el precio de los chips Zigbee puede bajar a 3 dólares a finales de este año. Cuarto, la capacidad de la red es relativamente grande. Las estadísticas muestran que la red tiene capacidad para 65536 nodos. Quinto, el alcance efectivo es relativamente pequeño. El rango de cobertura efectivo está entre 10 y 75 m, lo que en algunos casos depende de la potencia de transmisión real y de los distintos modos de aplicación. En sexto lugar, la banda de frecuencia de trabajo es muy flexible. Hasta cierto punto, las bandas de frecuencia aplicadas son 2,4 GHz (global), 868 MHz (Europa), 915 MHz (EE. UU.), todas ellas sin licencia. En séptimo lugar, es seguro y aplicable. ZigBee proporciona funciones de autenticación y verificación de la integridad de los datos, utilizando el algoritmo de cifrado AES-128. Ocho es honesto y confiable. Utilice medidas anticolisión para reservar franjas horarias especiales para los servicios de comunicación que requieren un ancho de banda fijo para evitar competencia y conflictos al enviar datos. Nueve es un breve retraso. El retraso en la comunicación de Zigbee y el retraso en la activación desde el estado de suspensión son muy cortos. El tiempo típico para la búsqueda de dispositivos es de 30 ms, el tiempo típico para la activación del dispositivo es de 15 ms y el tiempo de acceso activo al dispositivo es de 15 ms. Sobre esta base, Zigbee se utiliza principalmente entre muchos dispositivos electrónicos con bajas velocidades de transmisión de datos, como los de control médico e industrial. La aplicación más típica son los sistemas automáticos de lectura de contadores.
Por lo tanto, el costo actual del sistema de lectura de medidores inalámbricos GPRS/CDMA es relativamente alto y se debe pagar una cierta tarifa a los operadores de telecomunicaciones, mientras que otra tecnología de red de líneas eléctricas (PLC) no es lo suficientemente estable. En comparación, el sistema de lectura de contadores que utiliza la red Zigbee lo construye la propia oficina de energía y no requiere costes adicionales hasta cierto punto. Además, la capacidad ultragrande de la red Zigbee generalmente puede cumplir con los requisitos de cobertura, por lo que Zigbee tiene amplias perspectivas de desarrollo en el campo de la lectura automática inalámbrica de medidores. Al mismo tiempo, Zigbee también tiene grandes ventajas en monitoreo inalámbrico subterráneo, monitoreo de temperatura y humedad en ambientes industriales, monitoreo de aguas residuales, monitoreo de gases, etc. En condiciones especiales, debido al desarrollo de sensores y tecnologías de comunicación, el concepto de Red de Sensores Inalámbricos (WSN) ha quedado profundamente arraigado en los corazones de la gente. Zigbee tiene ventajas incomparables en aplicaciones de redes de sensores inalámbricos. Hasta cierto punto, las redes de sensores inalámbricos también son sistemas de red autoorganizados de múltiples saltos compuestos por una gran cantidad de nodos de microsensores baratos implementados en el área de monitoreo a través de comunicación inalámbrica. Para ello, tiene muchas ventajas, como alta precisión de monitoreo, fuerte tolerancia a fallas, gran área de cobertura y monitoreo remoto. WSN se puede utilizar en sistemas de automatización industrial, diagnóstico de fallas de equipos, monitoreo de procesos de producción en ambientes hostiles, etc. Al mismo tiempo, el objetivo principal del diseño de redes de sensores inalámbricos es el uso eficiente de la energía, es decir, consumir la menor cantidad de energía posible y al mismo tiempo garantizar funciones de monitoreo normales y extender el ciclo de vida de la red. En base a esto, es consistente con el objetivo de diseño de Zig-bee. En segundo lugar. Las redes de sensores requieren estrictamente que el costo de cada nodo sea lo más bajo posible y los requisitos son muy estrictos. Sólo de esta manera una red puede tener más nodos. Cuando falla un solo nodo, la ruta se puede volver a planificar y determinar rápidamente sin paralizar la red. En tercer lugar, la red Zigbee puede albergar más de 65.000 nodos al mismo tiempo, lo que es suficiente para garantizar la recopilación de datos de múltiples fuentes. En determinadas condiciones, las redes de sensores suelen incluir nodos de sensores, nodos de agregación y nodos de gestión. Al mismo tiempo, un nodo sensor generalmente consta de cuatro partes: módulo sensor, módulo procesador, módulo de comunicación inalámbrica y módulo de suministro de energía. Es un sistema microintegrado que tiene en cuenta las funciones duales de un terminal de nodo de red tradicional y un enrutador. La arquitectura de la red de sensores se muestra en la Figura 2.
El nodo de convergencia conecta la red de sensores y la red externa para implementar la conversión del protocolo de comunicación entre las dos pilas de protocolos. Sobre esta base se liberan las tareas de seguimiento de los nodos de gestión y los datos recopilados se envían a la red externa. Por lo tanto, los usuarios configuran y administran la red de sensores a través de nodos de administración, emiten instrucciones de monitoreo y recopilan datos de monitoreo. Al mismo tiempo, dependiendo de la composición de la red de sensores, los nodos Zigbee pueden servir como nodos sensores para toda la red, formando una red Zigbee en toda el área de monitoreo. Cada nodo sensor está integrado con una pila de protocolos Zigbee para implementar Zigbee básico. funciones de red. Al mismo tiempo, los datos recopilados se transmiten al nodo sumidero y también se aceptan las tareas y comandos emitidos por el nodo sumidero. Hasta cierto punto, un módulo GPRS con microprocesador sirve como nodo de convergencia para conectar la red de sensores y la red GPRS, implementar protocolos como TCP/UDP, empaquetar datos en tramas y transmitirlos a la sala de control principal a través de la red GPRS bajo ciertas condiciones, desempaque el comando desde el terminal de control principal y luego transmítalo al nodo del sensor. El módulo GPRS está conectado al cliente y forma una plataforma de hardware con el servidor de PC. El software incluye bases de datos, etc. Durante este proceso, los datos recibidos se analizan cuidadosamente y se gestiona toda la red. En algunos casos, las propias características de Zigbee determinan que sólo pueda utilizarse en condiciones de corta distancia y baja velocidad. En el monitoreo industrial, se debe prestar atención a los procesos de trabajo y se requieren imágenes en tiempo real durante una gran cantidad de tiempo, lo que requiere velocidades de transmisión de datos de alta velocidad. Entonces Zigbee tiene un defecto fatal en este punto. La aparición de la tecnología de banda ultraancha hace posible este requisito de aplicación.
3. Análisis de los efectos de aplicación de la tecnología de comunicación inalámbrica de banda ultraancha en el campo de la automatización industrial
1. Tecnología de comunicación inalámbrica de banda ultraancha.
Bajo determinadas condiciones, la tecnología de comunicación inalámbrica UWB es un método de comunicación que sustituye las ondas portadoras por pulsos a intervalos extremadamente cortos.
Al mismo tiempo, tiene las siguientes ventajas: En primer lugar, tiene una fuerte capacidad antiinterferente, que es principalmente una característica de esta tecnología. En determinadas circunstancias, todas las bandas de frecuencia de esta tecnología y las bandas de frecuencia utilizadas por el sistema de comunicación actual de mi país son seguras y no interfieren entre sí. En algunos casos, una vez emitida la señal, la señal de pulso de radio emitida no sólo es muy débil, sino que también tiene una potencia de salida relativamente baja; en segundo lugar, tiene las características de una alta velocidad de transmisión y un bajo consumo de energía; En comparación con Zigbee, en algunos casos, su velocidad de transmisión es mucho mayor que la de Zigbee y puede alcanzar varios cientos de megabits por segundo en su punto más alto. El consumo de energía es muy bajo, principalmente porque el portador no se puede utilizar durante la transmisión y. al mismo tiempo, solo se consume un consumo muy bajo al transmitir energía; en tercer lugar, tiene una alta función de seguridad. En lo que respecta a la tecnología por cable, la seguridad y la estabilidad son mayores que la tecnología de comunicación por cable. Esta tecnología incorpora hasta cierto punto tecnología de espectro ensanchado por salto de tiempo. Por lo tanto, el dispositivo receptor de datos de información sólo puede recibir los datos transmitidos si el extremo transmisor conoce el código de ensanchamiento. Al mismo tiempo, la densidad del espectro de potencia de la transmisión es baja. Información normal El dispositivo receptor de datos no los recibirá. Por lo tanto, muestra su función de seguridad; el cuarto es la comparación de las ventajas de posicionamiento, que se debe principalmente a las buenas ventajas de posicionamiento del sistema en sí. Bajo ciertas condiciones, el rendimiento de penetración es muy fuerte. Por lo tanto, tiene un rendimiento de posicionamiento relativamente preciso y la precisión puede llegar a los 10 metros. Por ello, se trata de una ventaja que otras tecnologías de la comunicación no pueden igualar. Quinto, tiene una potente función de análisis de rutas múltiples. En comparación con la tecnología de comunicación inalámbrica general, su efecto de propagación por trayectos múltiples mejora en gran medida la calidad de la comunicación y la velocidad de transmisión de datos hasta cierto punto.
2. Aplicación de la tecnología de comunicación inalámbrica de banda ultraancha en el campo de la automatización industrial.
Este artículo analiza el origen de la tecnología de comunicación inalámbrica de banda ultraancha. Inicialmente se utilizó principalmente en el campo del radar militar y, bajo determinadas condiciones, se utilizó para desarrollar tecnología de radar militar. A partir de marzo de 2005, la tecnología UWB ha sido aprobada por los Estados Unidos para uso no militar. Desde entonces, la tecnología de banda ultraancha ha logrado nuevos avances y se ha utilizado cada vez más a través de inventos científicos. Del análisis de la tecnología UWB, bajo determinadas condiciones, se dice que su tasa de transmisión es alta. Por tanto, tiene ventajas obvias en la automatización industrial y ha sido ampliamente utilizado. En determinadas condiciones, en la automatización industrial, los datos deben posicionarse con precisión. Tiene perspectivas de desarrollo muy amplias en el campo de la medición, especialmente en la detección subterránea. Bajo ciertas condiciones, esta tecnología puede lograr una transmisión de imágenes y sonido en tiempo real, pero una transmisión de datos de alta precisión es difícil de lograr con la tecnología inalámbrica existente. Por lo tanto, en la aplicación práctica de esta tecnología de comunicación, es necesario instalar un microprocesador en la cámara. Después de un simple procesamiento de compresión de los datos de imagen transmitidos en tiempo real hasta cierto punto, la velocidad de transmisión de datos se puede reducir a decenas de megabytes por unidad. en segundo lugar, para que la tecnología de comunicación inalámbrica UWB pueda utilizarse para transmitir datos de imágenes a una sala de control central a varios metros de distancia.
Cuatro. Conclusión
En la nueva era, a través del análisis de los problemas existentes en la tecnología Zigbee, se aclara aún más que la tecnología Zigbee y la tecnología UWB son una de las tecnologías más populares en el mercado actual de comunicaciones inalámbricas y son una parte importante. de redes inalámbricas. Ha sentado una base sólida para la optimización y mejora de los sistemas de gestión de redes inalámbricas. La tecnología inalámbrica tiene amplias perspectivas de aplicación y desarrollo. Ayudar a mejorar la competitividad y eficiencia de las empresas.
Referencia:
[1] Especificaciones de Zigbee [OL]. http://www. zigbee. org. 2010.12
[2] Zhou Yixiangling Wu Zhihao Qinqin Zigbee tecnología de comunicación inalámbrica y su aplicación discusión en instrumentos automatizados 2011.05
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[4] Progreso de la investigación de Li Lijuan sobre selladores de poliuretano domésticos, adhesivos de China 2012.07.
[5] Xia Chunlei, Jiang Zhiguo, un nuevo material químico para imprimación selladora de poliuretano de alta resistencia al corte, 2013.03
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