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常用無線通信協議比較 工業無線技術比較

時間: 2020-05-04 | 編輯: 159 | 閱讀:159次

工業無線技術是繼現場總線之后,工業控制領域的又一個熱點技術,是降低工業測控系統成本、提高工業測控系統應用范圍的革命性技術,是未來工業自動化產品新的增長點。工業無線技術是21世紀新興、面向設備間短程、低速率信息交互的無線通信技術,適合在惡劣的工業現場環境使用,具有很強的抗干擾能力、超低耗能、實時通信等技術特征。

目前我們所熟知的無線技術有ZigBee、無線局域網(WiFi)、藍牙(Blue-tooth)、超寬頻(UWB)等。但他們由于自身協議的限制(如發射功率、安全等級、抗干擾性等方面的性能),通常應用于消費電子產品,不適合復雜的工業現場環境。其特點如表1所示:

常用無線通信協議比較 工業無線技術比較

表1 常用無線通信協議比較

目前工業無線技術領域已經形成了三大國際標準,分別是由HART基金會發布的WirelessHART標準,ISA國際自動化協會(原美國儀器儀表協會)發布的ISA100.11a標準、和我國自主研發的WIA-PA和WIA-FA標準。

技術簡介

WirelessHART

WirelessHART標準是2007年9月由HART通訊基金會發布,是第一個專門為過程工業而設計的開放的可互操作的無線通訊標準,滿足了工業工廠對于可靠、強勁、安全的無線通訊方式的迫切需求。作為HART7技術規范的一部分,安全隱患有哪些,除了保持現有HART設備、命令和工具的能力,它增加了HART協議的無線能力。國際電工委員會于2010年4月批準發布了完全國際化的WirelessHART標準IEC 62591(Ed.1.0),是第一個過程自動化領域的無線傳感器網絡國際標準。該網絡使用運行在2.4GHz頻段上的無線電IEEE802.15.4標準,采用直接序列擴頻(DSSS)、通信安全與可靠的信道跳頻、時分多址(TDMA)同步、網絡上設備間延控通信(Latency-controlled Communications)等技術,WirelessHART標準協議主要應用于工廠自動化領域和過程自動化領域,斷路器參數,彌補了高可靠、低功耗及低成本的工業無線通信市場的空缺。

ISA100.11a

ISA從2005年便開始啟動工業無線標準ISA100.11a 的制定工作, 已經于2014年09月獲得了國際電工委員會(IEC)的批準,成為正式國際標準,標準號IEC 62734。我國重慶郵電學院作為核心單位也參與該標準的制定。ISA 100.11a是第一個開放的、面向多種工業應用的標準族。ISA100.11a標準定義的工業無線設備包括傳感器、執行器、無線手持設備等現場自動化設備,主要內容包括工業無線的網絡構架、共存性、魯棒性以及與有線現場網絡的互操作性等。ISA100.11a標準可解決與其他短距離無線網絡的共存性問題以及無線通信的可靠性和確定性問題,其核心技術包括精確時間同步技術、自適應跳信道技術、確定性調度技術、數據鏈路層子網路由技術和安全管理方案等,并具有數據傳輸可靠、準確、實時、低功耗等特點。

WIA

WIA技術一種高可靠性、超低功耗的智能多跳無線傳感網絡技術,該技術提供一種自組織、自治愈的智能Mesh網絡路由機制,能夠針對應用條件和環境的動態變化,保持網絡性能的高可靠性和強穩定性。同時,圍繞語義化數字工廠建模與動態服務組合,研發了WIA-PA和WIA-FA兩項IEC國際標準和產品體系,打通了跨協議、軟件和系統的互操作接口。

---WIA-PA

WIA-PA是一種經過實際應用驗證的、適合于復雜工業環境應用的無線通信網絡協議。它在時間上(時分多址TDMA)、頻率上(巧妙的FHSS跳頻機制)和空間上(基于網狀及星型混合網絡拓撲形成的可靠路徑傳輸)的綜合靈活性,使這個相對簡單但又很有效的協議具有嵌入式的自組織和自愈能力,大大降低了安裝的復雜性,確保了無線網絡具有長期而且可預期的性能。

WIA-PA已于2011年正式成為IEC 62601國際標準。

---WIA-FA

WIA-FA技術是專門針對工廠自動化高實時、高可靠性要求而研發的一組工廠自動化無線數據傳輸的解決方案,適用于工廠自動化對速度及可靠性要求較高的工業無線局域網絡,實現高速無線數據傳輸。采用無線系統可以使車間內更加干凈、整潔,消除線纜對車間內人員羈絆、糾纏等危險,使車間的工作環境更加安全,具有低成本、易使用、易維護等優點,是工廠自動化生產線實現在線可重構的重要使能技術,將助推我國制造業的轉型升級。

幾日前,WIA-FA正式成為國際電工委員會(IEC)標準(IEC 62948)。

專家們用一句話概括了當前的局面是:工業無線,三足鼎立。

工業無線技術比較

目前,WirelessHART、ISA100.11a和WIA這三大國際工業無線標準各具優勢和特色。

常用無線通信協議比較 工業無線技術比較

表2 三種協議性能對比

文章標題: 常用無線通信協議比較 工業無線技術比較
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