工业无线通信终端介绍

  工业无线通信终端是一种将无线通信技术与工业自动化系统相结合的设备,能够实现远程控制,提高工业现场的安全性和可靠性。这些终端通常支持多种无线通信技术,包括Wi-Fi、蜂窝通信(如4G、5G)、LPWAN(低功耗广域网技术)、Zigbee、Bluetooth及NFC等。

  在工业物联网的应用中,无线网络是首选的通信方案之一,因为它们具有灵活性、成本效益和易于部署等优点。常见的无线技术在工业环境中的应用包括远程监控、自动化控制、数据采集和设备互联等。例如,Wi-Fi 6设备可以实现设备网联化、联接IP化、网络智能化,构建全无线覆盖的网络。

  此外,工业无线数据终端还可以与PLC、DCS、智能仪表及传感器等设备组成无线测控网络,并与组态软件、人机界面、触摸屏、测控终端等工控产品实现无线通讯。这些终端支持多种上下线触发模式,采用工业端子接口,适合于工业现场应用,并且可以远程修改配置、远程排查故障和远程重启设备。

  工业无线通信终端通过多种无线通信技术实现了工业现场的远程控制和数据传输,极大地提高了工业生产的效率和安全性。

  一、 工业无线通信终端在提高工业生产效率方面的具体案例

  工业无线通信终端在提高工业生产效率方面的具体案例包括以下几个方面:

  智能制造技术的应用:某汽车制造厂通过引入智能制造技术,采用工业无线网关,显著提高了生产效率和降低了运营成本。

  数控车床的无线化:将BR-300AN无线网桥连接到工厂内的数控车床,实现了车床的无线通信,可以无线传输控制信号和车床数据,从而提高了生产效率。

  5G专网方案与智能仓储系统结合:在一个项目中,采用5G专网方案结合WMS智能仓储系统,实现了生产效率的大幅提升,并使生产过程透明、实时可追溯。

  工业路由器在生产线自动化中的应用:一家电子产品生产公司采用了sr800工业路由器技术,在生产线自动化方面取得了显著效果。通过连接各种生产设备,实现生产数据的实时采集,并可以远程监测和管理,大大提高了生产线的稳定性和效率。

  AGV(自动导引车)的无线通信:瑞典一家重型车辆部件制造商使用Anybus无线堡LTE工业级路由器,确保了AGV的可靠运行,提高了生产效率和产量。

  SR810-D工业路由器在AGV中的应用:使用SR810-D工业路由器后,AGV的工作效率大大提升,物料周转更快,设备故障率也下降了,车间的生产节奏更加精准高效。

  无线通讯传输模块在焦化厂的应用:金牛天铁焦化厂通过无线连锁方案,提升了生产效率和安全性。

  二、 Wi-Fi 6设备如何实现设备网联化、联接IP化、网络智能化

  Wi-Fi 6设备通过多种技术手段实现了设备网联化、联接IP化和网络智能化的详细机制。

  Wi-Fi 6设备能够实现设备的网联化,即通过无线连接将各种设备连接到网络中。例如,上汽集团宁德工厂采用了Wi-Fi 6物联解决方案,实现了生产线的网联化,连接了500多辆在制车辆、2000多个智能终端设备和超过10000个传感器。这种连接方式不仅提高了生产效率,还使得数据采集和传输更加高效。

  Wi-Fi 6设备支持IP化联接,即通过IP地址将设备连接到网络中。这种技术使得设备之间的通信更加稳定和可靠。例如,华为的Wi-Fi 6解决方案可以构建全无线覆盖的网络,确保设备之间能够高效地进行数据交换和通信。

  Wi-Fi 6设备通过Telemetry(网络拨测)和AI(人工智能)技术实现了网络智能化。这些技术使得网络能够感知环境和终端的变化,并使用AI推理计算出最佳的无线网络指标,从而优化网络性能。此外,Wi-Fi 6 Advanced版本还提出了以AI和安全为核心的新特性,进一步提升了网络的智能化水平。

  三、 哪些无线技术最适合工业物联网

  在工业物联网中,以下几种无线技术被认为是最适合的:

  1. ZigBee

  优势:ZigBee技术以其低功耗、高可靠性和长距离通信能力著称。它适用于需要大量传感器网络的应用场景,如智能家居和楼宇自动化。

  局限性:尽管ZigBee具有许多优点,但其复杂性和较高的初始成本可能会成为一些用户的障碍。

  2. Wi-Fi

  优势:Wi-Fi提供了高速的数据传输速率和广泛的覆盖范围,非常适合需要快速数据交换的工业应用。

  局限性:Wi-Fi的功耗较高,且在干扰较多的环境中表现不佳。

  3. 蓝牙(如蓝牙5.3)

  优势:蓝牙技术适用于低功耗、高可靠性的无线通信,特别是在需要短距离通信的场景中。

  局限性:蓝牙的传输距离较短,且在多设备环境中容易受到干扰。

  4. LoRa

  优势:LoRa技术以其低功耗和长距离通信能力著称,非常适合需要广泛覆盖范围的工业监测应用。

  局限性:LoRa的数据传输速率较低,可能不适合对实时性要求较高的应用场景。

  5. NB-IoT

  优势:NB-IoT技术提供了低功耗和广域网覆盖能力,非常适合需要远程监控和低速数据传输的应用。

  局限性:NB-IoT的数据传输速率较低,且在某些情况下可能无法提供足够的安全性。

  6. Sigfox

  优势:Sigfox技术以其极低的功耗和简化的通信协议著称,非常适合需要长期电池寿命和简单通信的应用。

  局限性:Sigfox的数据传输速率较低,且在某些应用场景中可能无法提供足够的数据传输能力。

  7. WiFi HaLow

  优势:WiFi HaLow技术结合了Wi-Fi的高速传输和LoRa的长距离覆盖能力,适用于需要高速数据传输和广泛覆盖范围的工业应用。

  局限性:WiFi HaLow技术相对较新,市场普及度和成熟度可能不如其他技术。

  8. 5G

  优势:5G技术提供了高容量、快速速度和低延迟,非常适合时间关键型应用,如工厂自动化和实时数据传输。

  局限性:5G的部署成本较高,且在某些工业环境中可能存在信号覆盖问题。

  四、 工业无线数据终端与PLC、DCS等设备组成无线测控网络的技术细节和实施步骤是什么?

  工业无线数据终端与PLC、DCS等设备组成无线测控网络的技术细节和实施步骤如下:

  1. 技术细节

  通信协议

  工业无线数据终端如DTD433M能够支持多种通信协议,包括无线485协议、西门子PPI协议、Modbus协议、台达PLC及欧姆龙PLC的通信协议等。

  通过RS232、RS485或CAN总线接口与设备通信来获取数据,并通过无线网络将数据发送给PLC或计算机等控制设备。

  嵌入式和无线局域网(WLAN)技术

  设计开发的WLAN智能节点作为传统工业测控设备的无线网络扩展,利用嵌入式技术和无线局域网技术实现数据传输。

  低功耗传感器

  工业用无线传感器网络的核心部分是低功耗的传感器,这些传感器能够嵌入无线传输功能,完成从有线到无线的过渡。

  核心技术

  工业无线技术的核心技术包括时间同步、确定性调度、跳信道、路由和安全技术等。这些技术确保了高并发控制信息的实时可靠传输和超低功耗高精度感知。

  2. 实施步骤

  需求分析

  确定需要连接的设备类型(如PLC、DCS、传感器、智能仪表等),并分析所需的通信协议和数据传输需求。

  选择合适的通信协议

  根据设备和应用场景选择合适的通信协议,如无线485协议、Modbus协议等。

  设计无线网络架构

  设计无线网络架构,包括选择合适的无线局域网(WLAN)技术、嵌入式系统和传感器等组件。

  硬件选型和配置

  选择合适的硬件设备,如DTD433M无线数据终端、WLAN智能节点、RS232/RS485/CAN总线接口等,并进行配置。

  软件开发和集成

  开发或集成组态软件、人机界面、触摸屏等工控产品,确保其能够与无线数据终端进行通信。

  系统测试和调试

  进行系统测试和调试,确保所有设备能够正常通信并传输数据。调整网络参数以优化性能和稳定性。

  部署和维护

  将系统部署到实际环境中,并进行定期维护和更新,确保系统的长期稳定运行。

  五、 如何评估和选择适合特定工业环境的无线通信终端?

  评估和选择适合特定工业环境的无线通信终端需要综合考虑多个因素,包括技术标准、性能指标、抗干扰能力、实时性以及安全性等。以下是详细的评估和选择方法:

  技术标准

  选择适合的无线通信技术标准是关键。例如,WiFi 6 (802.11ax) 是一种成熟且广泛应用于工业物联网的技术,具有多方面的改进提升,非常适合工业环境的苛刻要求。

  其他专用短距离通信技术如WirelessHART、ZigBee、ISA100.11a 和 WIA-PA 也适用于特定的工业应用场景。

  性能指标

  无线通信设备的性能指标需要进行全面测试,包括信号功率、频率误差、信号调制等。

  传输速率也是重要的考量因素。例如,ZM5825 系列模组在STA模式下的接收速率大于45.8Mbps,发射速率大于45.1Mbps。

  抗干扰能力

  工业无线局域网需要具备良好的抗干扰能力,以确保在复杂的工业环境中稳定运行。

  实时性

  实时性是工业无线通信的重要特性,特别是在需要快速响应的应用场景中。

  安全性

  安全设计是无线通信模块设计中的重要方面,确保数据传输的安全性和可靠性。

  系统设计和仿真

  使用计算机仿真软件(如NS2、OPNET、Matlab)对无线网络进行研究和测试,可以更好地理解和优化实际应用中的网络性能。

  可靠性评估

  采用云端训练和模型管理的方法,构建边缘无线设备的评估模型,以评估网络的可靠性。

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