編者語(yǔ)：無(wú)線通訊作為當(dāng)今世界最具活力的新興技術(shù)之一，具有有線技術(shù)無(wú)法或很難取代的優(yōu)勢(shì)，并且已經(jīng)逐步滲透到工業(yè)控制的各個(gè)環(huán)節(jié)。在工業(yè)控制領(lǐng)域，無(wú)線通訊技術(shù)正成為繼現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)后的又一個(gè)熱點(diǎn)。

    隨著工業(yè)無(wú)線通訊技術(shù)的問(wèn)世及隨之而來(lái)的技術(shù)革新及機(jī)遇，無(wú)線設(shè)備在生產(chǎn)制造行業(yè)的市場(chǎng)得到了迅速的擴(kuò)張。在工業(yè)控制領(lǐng)域，無(wú)線通訊技術(shù)正成為繼現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)后的又一個(gè)熱點(diǎn)。

　　迅速崛起的工業(yè)無(wú)線通訊技術(shù)

　　調(diào)查顯示，全球工業(yè)無(wú)線通訊市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)超過(guò)13億美元，并會(huì)在未來(lái)的幾年中持續(xù)保持15%左右的年增長(zhǎng)水平。無(wú)線通信技術(shù)無(wú)疑將對(duì)新老生產(chǎn)設(shè)備及工藝流程的自動(dòng)化改造產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

　　無(wú)線通訊作為當(dāng)今世界最具活力的新興技術(shù)之一，具有有線技術(shù)無(wú)法或很難取代的優(yōu)勢(shì)，并且已經(jīng)逐步滲透到工業(yè)控制的各個(gè)環(huán)節(jié)。在中國(guó)，無(wú)線通訊技術(shù)的優(yōu)勢(shì)同樣被業(yè)界所認(rèn)可與接受，應(yīng)用也越來(lái)越普及，市場(chǎng)正在蓬勃發(fā)展。國(guó)內(nèi)的一些高校如清華大學(xué)、浙江大學(xué)等，研究單位如中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所都開(kāi)展了無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制的研發(fā)，并取得了一定的成果。

　　根據(jù)Venture Development Corporation（VDC）公司的調(diào)查顯示，2006年全球在工業(yè)無(wú)線技術(shù)方面的花費(fèi)由2003年的7500萬(wàn)美元增長(zhǎng)到超過(guò)1.83億美元。而近年來(lái)，國(guó)際主流自動(dòng)化供應(yīng)商與專業(yè)廠商所推出的無(wú)線技術(shù)與產(chǎn)品層出不窮，無(wú)線傳輸進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域的趨勢(shì)無(wú)可質(zhì)疑。由于能在靈活性、電纜減少帶來(lái)的成本減少以及關(guān)鍵信息拓展測(cè)試等方面帶來(lái)大量好處，無(wú)線解決方案正在融入工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。

　　美國(guó)能源部的一項(xiàng)研究顯示，傳感器的改善能夠節(jié)約10％的能源，無(wú)線技術(shù)顯然是改善工業(yè)環(huán)境的最佳選擇，而且它還可以節(jié)約相應(yīng)的配線維護(hù)費(fèi)用。因此，美國(guó)能源部將工業(yè)無(wú)線技術(shù)列為實(shí)現(xiàn)到2020年美國(guó)工業(yè)整體能耗降低5％目標(biāo)的主要技術(shù)手段之一。另?yè)?jù)Sensicast Systems與B&B Electronics聯(lián)合組織的最新調(diào)查顯示，53%的受訪者正計(jì)劃于未來(lái)12個(gè)月中采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，相比于2005年1月進(jìn)行的同類調(diào)查，增長(zhǎng)了8個(gè)百分比?？梢?jiàn)在工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)，最終用戶和系統(tǒng)集成商對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)表現(xiàn)出了越發(fā)濃郁的興趣。

　　當(dāng)前重要的工業(yè)無(wú)線技術(shù)發(fā)展方向是通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)于可用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的無(wú)線短程網(wǎng)，采用的主流協(xié)議是ieee 802.15.4（zigbee），對(duì)于大數(shù)據(jù)容量的短程無(wú)線通信，則是ieee 802.15.3，而對(duì)于適應(yīng)較大傳輸覆蓋面和較大信息傳輸量的無(wú)線局域網(wǎng)，采用的是ieee 802.11系列。其中應(yīng)用的重點(diǎn)是無(wú)線短程網(wǎng)和無(wú)線局域網(wǎng)。

　　由于無(wú)線技術(shù)能在眾多方面帶來(lái)大量好處，無(wú)線傳輸技術(shù)進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域?yàn)榇髣?shì)所趨。然而，一些行業(yè)采用無(wú)線技術(shù)的比率一直低迷。全國(guó)工業(yè)過(guò)程測(cè)量和控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)副主任委員劉楓教授指出，目前無(wú)線的應(yīng)用主要停留在應(yīng)用層，作為有線傳輸?shù)难a(bǔ)充。這主要是由于終端用戶面臨巨大挑戰(zhàn)和使用無(wú)線技術(shù)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)等造成的，包括產(chǎn)品的可靠性、保密和安全性等。其中，無(wú)線技術(shù)的安全性、可靠性、性價(jià)比以及無(wú)線通訊技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用方案，是我國(guó)用戶普遍關(guān)心的話題。

　　工業(yè)無(wú)線技術(shù)的應(yīng)用有待沖破阻力

　　盡管無(wú)線通信及相關(guān)技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始大量應(yīng)用于商業(yè)與民用環(huán)境中，但是全球市場(chǎng)研究公司IMS Research對(duì)工廠自動(dòng)化的最新調(diào)查研究顯示依然存在一些問(wèn)題阻礙了無(wú)線技術(shù)更為廣泛的應(yīng)用。專家指出，無(wú)線技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用的最終實(shí)現(xiàn)，還需要解決成本、解決方案定制化和安全方面等一系列問(wèn)題。

　　IMS Research認(rèn)為阻礙藍(lán)牙發(fā)展的最大障礙是成本問(wèn)題，F(xiàn)orward Concepts公司則預(yù)測(cè)無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備的平均銷售價(jià)格將下降23%。隨著成本問(wèn)題的下降，對(duì)阻礙工業(yè)無(wú)線技術(shù)發(fā)展的實(shí)質(zhì)原因的探討開(kāi)始提上議程。

　　現(xiàn)今，機(jī)器制造商和最終用戶采用無(wú)線通信的最大障礙在于無(wú)線通信的可靠性。重型機(jī)械的使用有可能會(huì)中斷無(wú)線信號(hào)，工廠自動(dòng)化中，收集可靠、詳盡的機(jī)器數(shù)據(jù)的重要性加劇，目前來(lái)看有線解決方案還是最佳的選擇。

　　當(dāng)前的無(wú)線技術(shù)以TCP/IP為基礎(chǔ)，根據(jù)設(shè)計(jì)，它可在無(wú)連接及不可靠的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中以全力交付模式傳輸數(shù)據(jù)包。該傳輸控制協(xié)議使得在不可靠的因特網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)以連接為導(dǎo)向的可靠傳輸成為可能。然而，IP網(wǎng)絡(luò)在出現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤時(shí)或在網(wǎng)絡(luò)阻塞階段會(huì)丟失數(shù)據(jù)包，而又不通知上層協(xié)議。

　　雖然TCP/IP提供了任意網(wǎng)絡(luò)條件下的可調(diào)節(jié)性，但它也在數(shù)據(jù)包交付時(shí)間上帶來(lái)了極大的差異，此差異也稱為網(wǎng)絡(luò)等待時(shí)間。而對(duì)于大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，上述延遲是不能接受的。由于基于因特網(wǎng)的各個(gè)協(xié)議都不能真正滿足工業(yè)應(yīng)用的要求，當(dāng)前各廠商提供的無(wú)線解決方案就只能作為工作區(qū)解決方案（是將標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議包裹在專利技術(shù)協(xié)議之外），從而使得各公司只能局限于單一的銷售商，而不能從價(jià)格和特性的競(jìng)爭(zhēng)中受益。

　　安全性是無(wú)線傳輸技術(shù)有待解決的另一大問(wèn)題。由于所有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)都以空氣作為傳輸數(shù)據(jù)的介質(zhì)，因此容易受到竊聽(tīng)。各公司必須采取適當(dāng)?shù)募用軝C(jī)制以保護(hù)敏感數(shù)據(jù)，特別是其知識(shí)產(chǎn)權(quán)。加密數(shù)據(jù)的密鑰必須定期更新，這在人員配置和可能的停機(jī)時(shí)間方面提出了巨大挑戰(zhàn)。

　　除此以外，來(lái)自其他無(wú)線設(shè)備的干擾以及對(duì)其他無(wú)線設(shè)備造成干擾成為阻礙無(wú)線技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用最終實(shí)現(xiàn)的又一個(gè)難問(wèn)題。由于當(dāng)前的無(wú)線技術(shù)使用工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療頻帶，因此系統(tǒng)須同其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)并存。由于同915 MHz相比利用較低，5.8 GHz相比節(jié)約成本，因此系統(tǒng)通常使用2.4 GHz的范圍，這也是藍(lán)牙和其他IEEE 802.11技術(shù)工作的范圍。

　　另一方面，工廠自動(dòng)化中的保守派也限制了無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的建立，既然有線的還能用，為什么要換成無(wú)線的呢？話雖如此，還是有越來(lái)越多的公司加入到無(wú)線產(chǎn)品應(yīng)用行列中來(lái)，開(kāi)始專門定制工廠環(huán)境下堅(jiān)固耐用的無(wú)線產(chǎn)品。這些公司通過(guò)選用正確的基礎(chǔ)設(shè)施和無(wú)線技術(shù)，提高其工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的性能。無(wú)線產(chǎn)品價(jià)格下降同樣促進(jìn)公司將有線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，或兩者同時(shí)使用。尤其是在現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的初期投入要低于有線網(wǎng)絡(luò)。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)污水處理廠從離中控室?guī)装倜椎牡胤郊乘?，用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能節(jié)省大量的費(fèi)用。狀況監(jiān)視應(yīng)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)同樣能減少部件費(fèi)用，例如用于監(jiān)視旋轉(zhuǎn)功能的集電環(huán)在無(wú)線條件下就無(wú)須購(gòu)買，可以用一個(gè)無(wú)線傳感器代替。

　　根據(jù)預(yù)測(cè)，到2013年，全球工廠自動(dòng)化中的無(wú)線通信系統(tǒng)應(yīng)用將每年增加約40%。在某種程度上，增長(zhǎng)將由自動(dòng)化元件供應(yīng)商促進(jìn)完成。他們已經(jīng)逐步認(rèn)識(shí)到無(wú)線技術(shù)將是下一個(gè)技術(shù)騰飛的基礎(chǔ)，大大提升工廠效能與保證用戶的安全?，F(xiàn)在機(jī)械制造商和最終用戶需要考慮的問(wèn)題是，如何去選擇最為適合的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，以保證利潤(rùn)的最大化。