德國“工業(yè)4.0研發(fā)白皮書”及“工業(yè)4.0實施戰(zhàn)略及參考架構”都將無線技術作為工業(yè)4.0網絡通信技術研究和創(chuàng)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(yè)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(yè)通訊方式也存在差異。
①在ERP層和MES層:主要是以路由器、工業(yè)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。
②在控制層:主要的通訊方式是PROFIBUS、MODEBUS、工業(yè)以太網和現場總線等。
③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(huán)境廣泛等優(yōu)勢,逐漸成為未來工業(yè)互聯網中網絡發(fā)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(fā)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(yè)現場的數據能夠通過無線鏈路直接在網絡上傳輸、發(fā)布和共享。無線通訊技術能夠在工廠環(huán)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(huán)境下有效地彌補了有線網絡的不足,進一步完善了工業(yè)控制網絡的通信性能。
工業(yè)數據有線傳輸和無線傳輸特點對比
對比項目 工業(yè)數據無線傳輸 工業(yè)數據有線傳輸
布線施工 簡單 復雜
節(jié)點控制管理 簡單 復雜
后期擴展性 簡單 復雜
調試維修 簡單 復雜
工程造價 低 高
穩(wěn)定性 較強 強
穩(wěn)定性 較強 強
輻射 較低 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(yōu)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(yè)通訊必將有越來越多的應用場景無線化。
目前昌暉儀表制造有限公司也在加緊基于無線技術和物聯網技術的無線壓力變送器、無線溫度變送器的深度研發(fā)和推廣進程,無線數據傳輸底層平臺均由昌暉自主研發(fā)生產,產品一改國內其他廠家用第三方無線數據傳輸技術嫁接在自己產品上組合成無線儀表的模式(最大的短板在于儀表廠自己無法增大無線儀表的通訊距離和數據傳輸可靠性),昌暉無線技術已產品經上千次現場測試,無線數據傳輸距離、數據傳輸穩(wěn)定性和無線數據傳輸可靠性有望達到或超過羅斯蒙特等知名公司產品,昌暉儀表能與國外產品媲美的無線儀表將很快和國內用戶見面。
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