工業(yè)設備及儀器儀表無(wú)線(xiàn)遠傳技術(shù)方案

工業(yè)設備及儀器儀表無(wú)線(xiàn)遠傳技術(shù)方案

1.概述

企業(yè)信息化是增強企業(yè)競爭力的重要手段，實(shí)現工業(yè)企業(yè)信息化，將有效推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結構調整和產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級，是促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展和社會(huì )信息化的重要基礎性工作。組建完整的信息化系統是信息化改造中*，而生產(chǎn)過(guò)程中對現場(chǎng)生產(chǎn)設備及儀器儀表的數據采集為制造執行系統和企業(yè)資源管理系統提供了基礎的數據源，是企業(yè)信息化的基礎。

目前工業(yè)現場(chǎng)數據采集的方法及接口都是多種多樣的，大體可以分為有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)兩類(lèi)。有線(xiàn)方式主要包括Profibus-DP現場(chǎng)總線(xiàn)、RS-485等；無(wú)線(xiàn)方式主要有基于GPRS方式、基于Zigbee協(xié)議方式等。

普賽通信根據自身技術(shù)特點(diǎn)，提供一套無(wú)線(xiàn)遠傳技術(shù)方案，即基于普賽無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)絡(luò )的無(wú)線(xiàn)遠傳技術(shù)方案。在不影響現有生產(chǎn)設備正常工作的條件下完成對串口數據的采集及分析，提取用戶(hù)所需數據，并通過(guò)普賽傳輸無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )將數據送回數據服務(wù)器。無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)設備由PT-10系列無(wú)線(xiàn)設備、無(wú)線(xiàn)路由器（可選）及基站組成，完成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的搭建，實(shí)現自組網(wǎng)絡(luò )。計算機數據接收軟件采用B/S結構，將收集數據存入數據庫，并提供瀏覽功能，方便用戶(hù)瀏覽數據。同時(shí)，該軟件可實(shí)現與其他軟件的接口，將數據送入其他系統中。

2、基于無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)的遠程傳輸技術(shù)

1、系統組成

①數據采集發(fā)送模塊（以下稱(chēng)采集節點(diǎn)）。每臺工業(yè)設備（如流量計、控制柜等）上連接一個(gè)數據采集發(fā)送模塊，負責采集現場(chǎng)數據并通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)送出去。

②數據接收模塊（以下稱(chēng)接收基站）。放置于控制監控中心，也可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)可直接將數據發(fā)送至遠端監控中心。

③路由模塊?？蛇x配。在信號強度低、距離較遠或者其他影響信號傳輸情況下，可通過(guò)增加路由方式增強信號傳輸可靠性。

2、工作原理

數據采集模塊通過(guò)Modbus接口連接至設備，定時(shí)采集設備數據（間隔時(shí)間可由服務(wù)器），并通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式向外發(fā)送，每個(gè)采集節點(diǎn)既可以在mesh網(wǎng)絡(luò )里進(jìn)行數據傳輸，也可以作為其他節點(diǎn)傳輸路徑中的路由節點(diǎn)，并且可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式接收服務(wù)器下發(fā)的控制命令（如開(kāi)關(guān)閥門(mén)命令）。

數據接收設備接收到數據后通過(guò)標準接口將數據發(fā)送至監控中心計算機存儲，也可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至遠端控制中心。對于信號弱或者障礙物較多的情況，可以通過(guò)安裝無(wú)線(xiàn)路由器來(lái)實(shí)現區域的無(wú)線(xiàn)覆蓋，并提高傳輸穩定性與可靠性。

針對不同的需求，我公司提供兩種數據接收基站接入方式。

*種，針對需要在工業(yè)現場(chǎng)控制室監測數據的情況，數據接收設備提供標準RS-232串行接口或USB2.0接口直接連接至計算機，通過(guò)軟件實(shí)時(shí)監控設備狀態(tài)并且可以下發(fā)相關(guān)控制命令。遠端控制中心可以使用互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)驗證的方式訪(fǎng)問(wèn)控制室數據庫數據。

第二種，針對僅需要在遠端控制中心監測數據的情況，數據接收設備提供標準網(wǎng)口接口，使用TCP/IP協(xié)議直接將數據通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至遠端服務(wù)器，或者使用GPRS無(wú)線(xiàn)方式發(fā)送。

3、方案優(yōu)點(diǎn)

①實(shí)時(shí)性強，可以持續讀取設備數據。

②效率高，從采集到統計均為自動(dòng)完成，無(wú)需人工干預。

③零通信成本，無(wú)線(xiàn)采用免費頻段，無(wú)需注冊，無(wú)通訊費。

④采用自動(dòng)跳頻技術(shù)，通訊穩定可靠，抗干擾能力強，可達到99.9%一次讀取成功率。

⑤網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)具有自組網(wǎng)特性，具有自動(dòng)中繼鏈路功能，網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍廣。

⑥控制中心可通過(guò)無(wú)線(xiàn)設置采集頻率。

⑦良好的系統擴展性。當生產(chǎn)規模擴充時(shí)，相應地增加采集器、集中器的數量即可完成系統的擴展。

3、方案對比

1、無(wú)線(xiàn)方案與有線(xiàn)方案對比

2、多種無(wú)線(xiàn)方案對比

目前的工業(yè)無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )以點(diǎn)對點(diǎn)數據傳輸和星形網(wǎng)絡(luò )結構為主，網(wǎng)絡(luò )協(xié)議采用了主站輪詢(xún)各從站、從站依次上傳數據的方式，網(wǎng)絡(luò )在固定信道上進(jìn)行傳輸。該方法存在以下問(wèn)題：

●網(wǎng)絡(luò )不支持中繼傳輸。如果障礙物存在，就必須組成多個(gè)星形網(wǎng)絡(luò )，導致實(shí)現復雜，可靠性降低。

●功耗大，所有從站必須一直處于偵聽(tīng)模式，不適合電池供電的場(chǎng)合。

●固定信道易受其他噪聲干擾，降低了可靠性。

普賽的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )采用了基于多信道和時(shí)間同步的技術(shù)方案。在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中，每個(gè)節點(diǎn)按自己默認的偽隨機序列在多個(gè)信道上切換，同時(shí)將時(shí)間劃分為多個(gè)時(shí)間片，節點(diǎn)按預定的序列在每個(gè)超幀周期選擇不同的時(shí)間片在不同的信道蘇醒，而在其他時(shí)間片休眠。該技術(shù)的主要優(yōu)勢是：

●多信道技術(shù)可以有效地避免在公用波段常見(jiàn)的單一信道干擾。由于采用了全部16個(gè)信道傳輸，鄰近節點(diǎn)可以在同一時(shí)間不同信道上通信，使得系統通信容量大大提高。

●時(shí)間同步技術(shù)使得通信時(shí)延可預測，可控制，并且減少了數據碰撞的概率。同時(shí)，由于節點(diǎn)之間可以同步地休眠和蘇醒，有效地降低了功耗并且實(shí)現了低功耗的路由器。

●可靠穩定的傳輸模式。所有節點(diǎn)同時(shí)維護多條通信路徑，一條路徑被阻斷后可以立即選用備選路徑傳輸。

該技術(shù)處于水平，目前像愛(ài)默生（Emerson）、霍尼韋爾（Honeywell）等自動(dòng)化設備生產(chǎn)廠(chǎng)家都采納了類(lèi)似的無(wú)線(xiàn)技術(shù)方案為他們的產(chǎn)品增加無(wú)線(xiàn)功能。我們致力于提高產(chǎn)品在工業(yè)環(huán)境下的可靠性、穩定性和抗干擾性，采用了冗余路徑、斷點(diǎn)重傳、端到端確認等多種技術(shù)達到工業(yè)無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)的嚴格要求。在長(cháng)期疲勞測試中，我們的網(wǎng)絡(luò )實(shí)現了99.9%以上的傳輸成功率。同時(shí)，在每30秒發(fā)送一次數據包的情況下，平均電流低至1.5毫安，在兩節5號電池供電的情況下可以連續工作至少三個(gè)月。

與其他方案相比，我們的方案特色與優(yōu)勢：

4、附錄：

1、縮略語(yǔ)

2、術(shù)語(yǔ)/定義