工業自動化技術初探

谷久艷

摘要：工業自動化的進程近年來發展不斷地加快，尤其是自從通信及傳感器技術的不斷發展，更是促進了工業自動化腳步的加快，作為通信手段中發展前景最為廣闊的無線技術，成為發展無線領域的關鍵，本文闡述了工業自動化領域中兩種典型的無線技術，對二者進行對比分析，探討其如何促進社會的進步，科技的發展。

關鍵詞：工業自動化；無線技術；對比；發展

一、無線技術的優點

1.減少成本，建立便捷相對傳統的有線通信技術，無線通信技術不必建立物理線路，更不用大量的人力去鋪設電纜，而且無線通信技術不受工業環境的限制，對抗環境的變化能力較強，故障診斷也較為容易，相較于傳統的有線通信的設置與維修，無線網絡的維修可以通過遠程診斷完成，更加便捷。

2.追加便利，擴展性強通信技術需要不斷地進行地域的擴展，需要不斷地增加新的設備節點，有線通信要是增加節點的話，就需要配合整個工程進行布線的追加，甚至需要改變原有的通信線路，但是無線通信技術則不存在該類的問題，只需要修改少量的軟件設置就可以增加無線接入點，達到擴展節點的目的。

3.移動靈活，不受限制無線通信技術只要完成通信的任務，節點設置在任何區域內是不受限制的，相對于需要根據工業情形設置的有線通信技術移動更加方便，更加自由。

4.抗干擾強，安全可靠無線通信技術在設置的時候就開發了禁止竊聽的功能，相對而言，抗干擾性強，在一定程度上彌補惡劣工業環境下通信質量差所造成的聯絡障礙。

二、Zigbee的優勢極其應用領域

基于無線技術的種種優勢，無線技術引起了工業發展研究人士的關注，其發展前景相當的美好，其中尤以Zigbee*～UWB最受歡迎，本文對此進行分析。

1. Zigbee的特點及其優勢

目前，在無線技術的市場上，Zigbee是最為受到關注的，其聯盟受到全世界著名企業的關注與參與。其主要具有以下的優勢。

1.1功率消耗低相對于其他的無線技術或者有線的通信

技術，Zigbee可以使用兩節5號電池支持在待機模式下使用6個月以上，這也是最令Zigbee設計者自豪的事，也是其在市場競爭中最大的優勢。

1.2成本低廉從協議內同來看，Zigbee協議簡單，數據傳輸的速率低，這在一定程度上降低了成本，按照市場發展的規貝U，Zigbee具有廣大的發揮空間。

1.3容量大范圍小按照測試結果，Zigbee的網絡科容納節點達N65536個，但其有效覆蓋的范圍僅達到1075Ill，相對較小。

1.4頻段靈活多變Zigbee使用的工作頻段較多，而且可變，重要的是其采用的頻段均是免執照的頻段。

1.5安全可靠性高，轉變速度快根據Zigbee的協議，其提供了更加完整的檢查和鑒定功能，采取了加密的算法，避免碰撞等情形的發生，而且在設計的時候也為出現意外而預留了空間，避免沖突。相較于其技術，Zigbee從休眠進入工作的狀態轉變速度非?？?，可以應對工作的不同要求。

2. Zigbee應用的工業領域

Zigbee在設計的時候就是針對數據傳輸速率小的各種電子設備，目前，在我國的各大醫療護理設備中心、工業控制中心均是采用該技術進行通信。其中最為典型的是自動抄表系統，其采用自行建網模式，根據自身超大的網絡容量可以滿足自動抄表領域的應用，其發展前景相當的廣闊。不僅是自動抄表系統中Zigbee的應用前景被看好，近年來，在井下無線監控、工業環境的溫濕度監測、污水監測、氣體監測上Zigbee也有著明顯的優勢，甚至是無線傳感器中Zigbee應用也有廣闊的空間。

3. UWB超寬帶無線技術的優勢及其應用領域

UWB（UltraWideBand，超寬帶）是一種以占空比很低的沖激脈沖作為信息載體的無載波通信技術。相對于傳統的有線通信技術，UWB采用的是脈沖串傳遞信息。

3.1UWB的優勢

3.1.1 抗干擾這主要是由其自身特點所決定的，其采用的頻段與目前的通信系統頻段不同，互不干擾，在發射時，其發射信號是微弱的無線電脈沖信號，輸出功率非常小。

3.1.2 速率高，耗能小相較干Zigbee的低傳輸速率，UWB的傳輸速率很高，最高可以達到幾百Mb/s，但是其耗能卻非常少，這主要是由于其才射時不采用載波，僅在發射脈沖時消耗很少的能量。

3.1.3 安全性能良好相較于有線通信技術，無線通信技術的安全性能都比較不錯，而且UWB采用的是跳時擴頻技術，接收機只有已知發送端擴頻碼時才能解出發射數據，而且系統的發射功率譜密度極低，用傳統的接收機無法接收。

3.1.4 定位優勢明顯UWB自身系統的優勢決定了其具有良好的定位能力，它還具備良好的穿透能力，因此，其還具備在底下的定位能力，其精準定位可以達到10m，這是其他通信技術所無法比擬的優勢。

3.2 UWB的應用領域

UWB由于其傳輸的速率較高，被廣泛的應用于工業自動化的領域中，其中主要是需要精確數據及定位的區域，比如測量，底下探測領域，其應用前景較為廣闊。

UWB提供了實時圖像以及聲音，如此精準的高數據量是現在市場上很多無線技術所無法滿不足的，因此，在實際應用中，可以在攝像頭端接一個微處理器，對實時圖像進行簡單的壓縮處理，經過處理后，可以將數據率要求降到幾十Mb/s，然后利用uwB技術，將圖像數據傳送到數米開外的中心控制室。

4.二者比較分析

相對于傳統的有線通信技術，Zigbee與UWB都比較適合當代通信技術與市場的發展，其能耗低比較符合現在的社會發展需求，但是根據其自身的優勢，其適合于不同的領域，發揮各自的優勢，彌補對方的不足，二者之間最大的區別就是數據的傳輸速率，這也直接決定了其使用的領域。

三、結束語

從上文的分析中不難看出，我國的無線通信技術發展前景廣闊，市場秩序良好，無線通信技術將是未來一段時間內最受歡迎的技術，其自身具有無法比擬的優勢，促進了工業自動化的迅速發展，具有廣闊的應用前景，潛力很大。相信隨著技術的發展，Zigbee技術與uwB技術將會不斷地完善和進步，對工業自動化領域將是一大進步，其發展可以更好地推動工業自動化的蓬勃發展。

參考文獻：

[1JZigbeeSpecification[OL】.http：//www.zigbee.org.

[2]顧瑞紅，張宏科.基于Zigbee的無線網絡技術及其應用[J].電子技術應用。2005，（6）：1-5.

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