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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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工業(yè)自動(dòng)化無(wú)線控制與I/O應(yīng)用的關(guān)鍵因素

工業(yè)自動(dòng)化無(wú)線控制與I/O應(yīng)用的關(guān)鍵因素

工業(yè)自動(dòng)化與無(wú)線
  工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域越來(lái)越意識(shí)到無(wú)線的優(yōu)越性,主要因?yàn)椋?br />   運(yùn)行有線網(wǎng)絡(luò)需耗費(fèi)大量的人力物力,而無(wú)線則更為經(jīng)濟(jì)。
  無(wú)線為遠(yuǎn)程區(qū)域或無(wú)法使用有線的區(qū)域提供了連通性。
  無(wú)線控制器和無(wú)線I/O能管理設(shè)備及過(guò)程控制,即使在難以接近的區(qū)域或網(wǎng)絡(luò)布線困難及難以安裝的地區(qū)。
  無(wú)線可以在產(chǎn)生有線網(wǎng)絡(luò)花銷之前為一個(gè)新項(xiàng)目提供概念驗(yàn)證。
  基于以上原因使得自動(dòng)化工程師正開(kāi)始為其部分或全部應(yīng)用使用無(wú)線解決方案(尤其是WLAN,無(wú)線以太網(wǎng)或WiFi)。
  盡管使用無(wú)線有諸多好處,但是無(wú)線仍存在一些問(wèn)題,包括安全性、網(wǎng)絡(luò)性能、可靠性、有效性、I/O組件成本和必需預(yù)先在有線和無(wú)線間做出取舍。

安全性
  無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全性一直在被質(zhì)疑。站在公寓大樓外面,用筆記本檢查無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是否可用,多少人無(wú)需密碼就可以連上?但是盡管個(gè)人無(wú)線網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常存在不安全因素,在過(guò)去的幾年中,已開(kāi)發(fā)出了許多商業(yè)、工業(yè)和政府應(yīng)用的安全標(biāo)準(zhǔn),并且被多數(shù)機(jī)構(gòu)予以采用。
  其中,較早的WEP(有線等效保密)安全運(yùn)算法被查出有較嚴(yán)重的漏洞,現(xiàn)已被更強(qiáng)大
更安全的傳輸算法所取代。
  WiFi保護(hù)訪問(wèn)(WPA)包括臨時(shí)密鑰完整性協(xié)議(TKIP)代替了2003年的WEP算法。2004年提出的WPA2使用了更安全的高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)802.11i運(yùn)算法則。
  由政府機(jī)構(gòu)和大型公司提出,WPA2的AES運(yùn)法服從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)委員會(huì)(NITS)FIPS 140-2規(guī)范。這些標(biāo)準(zhǔn)可以保證一個(gè)魯棒的通訊系統(tǒng)。
  出于安全通信,如今WPA2的兼容產(chǎn)品應(yīng)被用于工業(yè)無(wú)線實(shí)施上。

網(wǎng)絡(luò)性能和可靠性
  無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的可靠性取決于許多方面包括網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、物理環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量及負(fù)荷程度、其他設(shè)備的干擾。
  對(duì)于小型全無(wú)線網(wǎng)絡(luò),設(shè)備可能在hoc模式下(點(diǎn)對(duì)點(diǎn))表現(xiàn)出色,其中每個(gè)設(shè)備都可以對(duì)范圍內(nèi)的任何類似配置的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)、發(fā)生通訊。這種模式在網(wǎng)絡(luò)硬件上無(wú)需很大支出。而對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò),基礎(chǔ)模式通常更合適。基礎(chǔ)模式的通信線路是通過(guò)一個(gè)或多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)( AP )架設(shè)的 。
  由于無(wú)線通訊是基于無(wú)線信號(hào)在空氣中的傳播,而物理環(huán)境又對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能起到?jīng)Q定性作用。任何障礙物—木頭、金屬、水泥—都會(huì)阻礙信號(hào)的傳送。解決辦法即有策略地布局接入點(diǎn),無(wú)線路由和無(wú)線中繼器等,以覆蓋整個(gè)需要無(wú)線傳輸?shù)膮^(qū)域。
  網(wǎng)絡(luò)的可靠性也取決于網(wǎng)絡(luò)用戶的數(shù)量和用戶使用種類。單一的數(shù)據(jù)傳輸一般不占帶寬;高負(fù)荷使用,如傳輸大文件或使用多媒體都會(huì)一定程度堵塞網(wǎng)絡(luò)。使用802.11a或g標(biāo)準(zhǔn)(最大54 Mbps)比使用802.11b(最大11 Mbps)能獲得更快的速度。
  RF(無(wú)線電)頻率干擾和EMC(電磁兼容性)問(wèn)題降低網(wǎng)絡(luò)可靠性,其他設(shè)備如無(wú)繩電話、藍(lán)牙設(shè)備、甚至微波爐都會(huì)干擾無(wú)線信號(hào)接收。
  降低其他設(shè)備的干擾可能涉及在一定范圍內(nèi)改變信道頻率或轉(zhuǎn)移至其他較空閑頻率。例如與802.11b 和g標(biāo)準(zhǔn)兼容無(wú)線網(wǎng)絡(luò),使用2.4GHz頻率,為許多設(shè)備共享的頻率。轉(zhuǎn)換到802.11a兼容的系統(tǒng),該系統(tǒng)使用5GHz,雖然通信范圍會(huì)小些,但是干擾較少。
  無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)取決于所允許的不重疊信道數(shù)量:802.11b和g允許3信道, 當(dāng)同一個(gè)系統(tǒng)中有多于3個(gè)AP,頻率必須重復(fù)使用。而802.11a中有更多信道。

有效性和I/O組件成本
  一般所有無(wú)線網(wǎng)用戶都會(huì)關(guān)心無(wú)線的安全和性能,但網(wǎng)絡(luò)的有效性和I/O組件卻是自動(dòng)化行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。
  現(xiàn)在,大多數(shù)無(wú)線產(chǎn)品自動(dòng)化生產(chǎn)商供應(yīng)的產(chǎn)品和他們常規(guī)產(chǎn)品有很大的不同。
  無(wú)線的解決方案可能會(huì)被采購(gòu)商收購(gòu)或由獨(dú)立部門(mén)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。常規(guī)產(chǎn)品線的子產(chǎn)品能應(yīng)用于模塊載體或類似設(shè)備的無(wú)線使用上。
  然而,這些解決方案可能會(huì)引發(fā)一些問(wèn)題。
  作為單獨(dú)的無(wú)線或常規(guī)產(chǎn)品的子產(chǎn)品,無(wú)線I/O可能不包括應(yīng)用上的需求特點(diǎn),或者易于設(shè)計(jì)的特點(diǎn),如戶外設(shè)備布線的簡(jiǎn)便方法。例如,如果應(yīng)用需要特定的信號(hào)輸入或通道間隔離,無(wú)線I/O產(chǎn)品線就可能不能提供這些功能。供應(yīng)的不足意味著較高代價(jià)的權(quán)變措施,甚至于可能取消無(wú)線的應(yīng)用。
  為了建立起來(lái)各種尺寸的無(wú)線網(wǎng)絡(luò),自動(dòng)化工程師都認(rèn)為他們必須要買特殊的無(wú)線組件。例如模塊載體,I/O模塊、底板和終端。幾乎所有的案例中,客戶為自動(dòng)化安裝無(wú)線網(wǎng)絡(luò),除了有線系統(tǒng)中要求的,還必須包含一個(gè)獨(dú)立的無(wú)線模塊備件清單,。特殊的組件和附加的備件增加了無(wú)線系統(tǒng)的成本。
  最好的解決方案是尋找一個(gè)制造商,其無(wú)線能包括大量的I/O,且無(wú)需附加組件。理想的情況下,制造商的I/O線能獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)類型。

預(yù)先選擇解決方案的必要性

  自動(dòng)化工程師在使用無(wú)線技術(shù)時(shí)遇到的另一個(gè)困擾來(lái)自于剛談?wù)摰降挠行院统杀締?wèn)題:若供應(yīng)商產(chǎn)品的是否包含無(wú)線功能的類型不同,工程師必須在項(xiàng)目初期就確定到底是使用無(wú)線還是有線通訊。他們必須事先指定組件并確定下聯(lián)網(wǎng)方式。
  在項(xiàng)目成型期,系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初就必須確定下網(wǎng)絡(luò)類型,從整體的方法到各方面的連接細(xì)節(jié)。
  若所選方式存在問(wèn)題,再去做出改變就意味著大量的時(shí)間和支出包括購(gòu)買、安裝、配置新組件還有重新設(shè)計(jì)等等。
  這些額外的支出不僅包括I/O和網(wǎng)絡(luò)硬件組件,還有用于授權(quán)、培訓(xùn)、編寫(xiě)無(wú)線I/O程序的軟件成本。
  理想情況下,自動(dòng)化制造商設(shè)計(jì)的無(wú)線I/O更像傳統(tǒng)意義上的筆記本電腦,兼具了有線和無(wú)線的功能,并適應(yīng)無(wú)線和有線網(wǎng)絡(luò),提供同樣的功能同時(shí)使用相同的軟件。購(gòu)買電腦之后,你可以根據(jù)環(huán)境任意選擇有線或無(wú)線的網(wǎng)絡(luò)類型。

解決無(wú)線的困擾
  自動(dòng)化制造商若能完成以下4點(diǎn),或許能幫助工程師大大解決無(wú)線的問(wèn)題:
 包括對(duì)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的寬度支持—不僅僅是802.11b—給予工程師選擇權(quán)改善獨(dú)立系統(tǒng)的可靠性
 包括支持現(xiàn)有的最佳安全標(biāo)準(zhǔn)
 提供全系列的無(wú)線I/O,(理想情況下,同一產(chǎn)品同時(shí)可用于有線網(wǎng)絡(luò))減少用于無(wú)線安裝的額外組件或適配器的數(shù)量
 根據(jù)需要,設(shè)計(jì)能與有線及無(wú)線以太網(wǎng)通訊的控制器和I/O

廣泛支持無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)


  包括廣泛支持無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi),制造商能超越802.11b,并給予自動(dòng)化工程師附加的選擇去解決各獨(dú)立的無(wú)線應(yīng)用。
  若支持囊括所有如今3種最常用的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)—IEEE-802.11a、 b和 g—工程師可以使用任何廠商的無(wú)線接入點(diǎn),路由器和中繼來(lái)構(gòu)筑他們自己的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。
  根據(jù)系統(tǒng)需要,他們可以選擇更高的5GHz頻段來(lái)避免其他設(shè)備的干擾,或者選擇一個(gè)更快的標(biāo)準(zhǔn)用于更大的數(shù)據(jù)量,也可以在特別和基本模式中做出選擇來(lái)適配網(wǎng)絡(luò)的大小和設(shè)計(jì)。

支持現(xiàn)行最好的安全模式

  對(duì)于系統(tǒng)的安全,WEP已不再足夠,即使WPA也不夠理想。WPA2加密算法使用802.11i AES為工業(yè)無(wú)線應(yīng)用提供了有力的保護(hù)。
  然而,由于有些應(yīng)用可能會(huì)用到舊標(biāo)準(zhǔn)或用不到高度安全傳輸,那么就需要支持所有3種標(biāo)準(zhǔn)—WEP, WPA, WPA2—并且向后兼容。

全系列無(wú)線I/O和減少無(wú)線組件數(shù)量

  從自動(dòng)化工程師的觀點(diǎn)來(lái)看,單獨(dú)的無(wú)線產(chǎn)品線—或者常規(guī)有線產(chǎn)品線的子產(chǎn)品—很難協(xié)調(diào)使用。但是同時(shí)在有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用同一I/O組件能在設(shè)計(jì)、執(zhí)行和使用階段節(jié)約時(shí)間和成本。
  在設(shè)計(jì)階段,工程師能指定I/O,使用任意I/O運(yùn)用于任一網(wǎng)絡(luò)
  在執(zhí)行期間,相同的I/O安裝和戶外設(shè)備布線方法及成本可應(yīng)用于2種網(wǎng)絡(luò);于是無(wú)需對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行再培訓(xùn)。若項(xiàng)目中的通訊在任意時(shí)段由有線轉(zhuǎn)換為無(wú)線,無(wú)需增加I/O或現(xiàn)場(chǎng)布線的成本
  在系統(tǒng)使用階段,只需一套備件用于維護(hù)就足夠,即使無(wú)線和有線I/O都在使用。
  除此,若制造商無(wú)需很多無(wú)線組件,無(wú)線可能會(huì)更有吸引力。初始系統(tǒng)成本和購(gòu)買備件的成本也將降低

控制器和I/O中有線和無(wú)線的支持

  靈活性是指,無(wú)線控制器和I/O需要既能支持有線也能支持無(wú)線通訊,就像計(jì)算機(jī)。若控制器和I/O既可用于有線也可用于無(wú)線—或者更好,能同時(shí)進(jìn)行—類似困難的決定無(wú)需在項(xiàng)目初期就下決定。若工程師使用無(wú)線技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)項(xiàng)目,然后繼續(xù)開(kāi)發(fā)一個(gè)有線網(wǎng)絡(luò),但仍沿用相同的硬件。

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選擇OPTO 22公司
SNAP PAC系統(tǒng)的
六大理由

 
 
1       簡(jiǎn)單易操作
SNAP PAC系統(tǒng)由四個(gè)部分統(tǒng)一整合而成:軟件、控制器、智能處理器和I/O。系統(tǒng)建立、調(diào)試程序,以及故障維護(hù)都更簡(jiǎn)便,大大減少了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及投入運(yùn)行的時(shí)間。
 
2       更低的長(zhǎng)期成本
SNAP PAC系統(tǒng)的成本低于許多PLC系統(tǒng),并且由于軟件是免費(fèi)的,您不需要投入高昂的費(fèi)用,便可投入使用該系統(tǒng)。我們?yōu)槟峁┟赓M(fèi)的培訓(xùn)以及技術(shù)支持,因此對(duì)于設(shè)備的整個(gè)使用期來(lái)測(cè)試,系統(tǒng)成本會(huì)大幅降低。
 
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SNAP PAC系統(tǒng)功能強(qiáng)大。一套系統(tǒng),便可用于多個(gè)自動(dòng)化項(xiàng)目中,幫助您完成過(guò)程控制、離散自動(dòng)化、能耗管理、數(shù)據(jù)采集,甚至遠(yuǎn)程集中監(jiān)控。
分布式智能,幫助您隨時(shí)隨地方便地添加I/O。擁有了有線/無(wú)線控制器及I/O,您就可根據(jù)實(shí)際所需,將有線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換到無(wú)線網(wǎng)絡(luò),或者立即實(shí)現(xiàn)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通訊。
靈活的硬件讓您無(wú)需浪費(fèi)更多的投資,節(jié)省了金錢及時(shí)間。
 
4       高級(jí)編程工具
SNAP PAC系統(tǒng)的編程方式采用直觀的流程圖,也可運(yùn)用更高級(jí)的腳本語(yǔ)言,或者結(jié)合兩者一起使用。這兩種方法所包括的指令,用于標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程控制以及離散自動(dòng)化的功能塊、浮點(diǎn)型數(shù)字、串行處理、排列、子程序、指針變量等,其他的高級(jí)工具用于復(fù)雜的應(yīng)用。
5       連接到第三方軟件及設(shè)備
SNAP PAC控制器及智能處理器,支持OPC、Modbus/TCP、EtherNet/IP??珊?jiǎn)易地將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到SQL數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),并直接從硬件發(fā)送郵件。該系統(tǒng)也可以簡(jiǎn)單地使用Modbus、DNP、BACnet、CAN或任意基于串口的設(shè)備、儀器,進(jìn)行通訊。
 
6       業(yè)界最好的I/O
憑借著業(yè)內(nèi)最佳的保障:多數(shù)SNAP I/O模塊終身保用。每個(gè)模塊出廠前都經(jīng)過(guò)獨(dú)立測(cè)試,而不是抽樣測(cè)試。SNAP PAC系統(tǒng)可以配置從幾個(gè)I/O點(diǎn)到數(shù)千個(gè)I/O點(diǎn)。您可按需,根據(jù)信號(hào)類型,選擇高可靠性的模擬量、數(shù)字量、串口模塊。電壓、電流、交流、直流、熱電偶、RTD、電源檢測(cè)器、RS-232、RS-485、Profibus、運(yùn)動(dòng)控制、應(yīng)變測(cè)試等等,都可與SNAP PAC系統(tǒng)一同連接。
 
 
 
 
關(guān)于SNAP PAC系統(tǒng)
SNAP PAC系統(tǒng)是Opto 22公司出品,軟硬件集成的系統(tǒng),用于工業(yè)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集等應(yīng)用。簡(jiǎn)化了對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)了解、選擇和采購(gòu)的復(fù)雜過(guò)程,SNAP PAC系統(tǒng)由以下四部分組成:
 
PAC Project 軟件套件----簡(jiǎn)單易用的基于流程圖的編程方式、HMI人機(jī)界面)、可選的OPC客戶端以及數(shù)據(jù)庫(kù)連接軟件。
 
SNAP PAC控制器----獨(dú)立式和基于機(jī)架式的工業(yè)控制器;有線/無(wú)線模塊可選。
 
SNAP PAC智能處理器----智能I/O處理器,用于分布式控制。也可選擇有線/無(wú)線模塊。
 
SNAP I/O----模擬量、數(shù)字量、串口量、特殊功能I/O模塊,可與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、儀器、傳感器相連接。所有I/O模塊可交替與標(biāo)準(zhǔn)的以及有線/無(wú)線智能處理器一同工作。
 
這四個(gè)簡(jiǎn)單,又具有很大靈活性的系統(tǒng)組成部件,可處理任何情況,從最基本的設(shè)備監(jiān)控到完整的工廠自動(dòng)化。
 
 
 
 
通訊網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議
SNAP PAC系統(tǒng)自帶Ethernet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,因此您無(wú)需擔(dān)心成本,以及額外添加網(wǎng)絡(luò)通訊卡的麻煩。系統(tǒng)中的分布式I/O可運(yùn)行在以太網(wǎng)或串行網(wǎng)絡(luò),也可同時(shí)運(yùn)行于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)。另外,您可以與大量的串行設(shè)備通訊,例如條形碼閱讀器、RFID閱讀器、串口顯示器、modem等。
 
由于SNAP PAC系統(tǒng)運(yùn)行于標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet網(wǎng)絡(luò),可直接與計(jì)算機(jī)、基于Ethernet的設(shè)備相互通訊,使用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議包括TCP/IP、UDP/IP、郵件傳輸協(xié)議SMTP、網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP、Modbus/TCP、及用于Allen-Bradley PLC系統(tǒng)的EtherNet/IP等。
 
 
 
 
關(guān)于OPTO 22
Opto 22公司研發(fā)并制造應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、能耗管理、遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集的軟硬件設(shè)備。Opto 22的產(chǎn)品是標(biāo)準(zhǔn)化的,用于商業(yè)網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)技術(shù)中,以簡(jiǎn)單易用、創(chuàng)新、高品質(zhì)、高可靠性而聞名世界。Opto 22的輸入/輸出以及控制系統(tǒng),允許客戶從所有的設(shè)備、電子儀器儀表監(jiān)測(cè)、控制、采集數(shù)據(jù),這些都是項(xiàng)目運(yùn)行的關(guān)鍵。Opto 22產(chǎn)品適用于自動(dòng)化終端用戶、OEM,信息技術(shù)及操作人員已經(jīng)為全球10,000套設(shè)備安裝了該產(chǎn)品。公司始建與1974年,總部位于美國(guó)加州的Temecula。Opto 22的產(chǎn)品通過(guò)全球網(wǎng)絡(luò)的分銷商及系統(tǒng)集成商出售。預(yù)知更多信息,請(qǐng)聯(lián)系Opto 22上海代表處,電話:021-58358249,郵箱:optochina@opto22.com。網(wǎng)址:www.opto22.com.cn。
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