无线通信技术在电动执行器的应用

无线通信技术在电动执行器的应用

摘要:无线通信技术不仅进入了我们的日常生活和通信工具中,而且还已经大规模地应用到工业自动化控制领域中。无线通信技术的无线现场网络和无线工厂网络应用在工厂自动化控制方面给工厂的管理者和现场的管理者们带来了很大的便利,无线通信技术未来也将会是电动执行器的一个技术发展方向。

关键词:无线通信技术;电动执行器;应用

0引言

无线通信技术已经广泛地应用到现代的工业生产中,无线技术已经给工厂的管理者们带来显著影响。无线通信技术在工业的应用可分为两个大类:一是无线现场网络,它主要为现场管理者们提供现场管理和设备日常维护的信息,其通常采取的通信方式即我们日常见到的无线蓝牙通信技术,它适用于现场设备短距离的通信如传感器、执行器等过程检测与控制单元相互之间建立通信网络,这种通信网络的建立可以是单个或多个控制单元和检测元器件之间的,其主要采用的通信方式有802.15.4和WirelessHART等标准。二是无线工厂网络,主要是应用于企业的生产管理和运营决策,它可以实现对工厂的在线实时生产的情况进行监测,也可以根据生产计划对产量等进行在线调整,无线工厂网络通常采用的标准有802.11等开放标准无线通信技术[1]。无线现场网络为现场的管理者提供可靠的设备维护和保养等重要数据,而无线工厂网络为企业的管理者们调整工厂的生产力提供重要的决策依据。

1电动执行器无线技术的优势

电动执行器主要采用的是现场无线网络通信技术,即每个电动执行器都可以作为整个无线网络通信中的一员,每个无线通信单元即是作为信号的发送者也是作为信号的中继传送者。与传统布线式通信网络相比,无线通信网络只需要连接每台电动执行器驱动电源线而无需在现场配置过多的通信线缆,这样极大地简化了现场的走线,并且无线网络还具有快速地完成试运行的功能和良好的系统扩展性。无线网络会智能地分配最合理的通信路径,每个设备都会以最优的路径与其他末端进行通信,这种无线通信网络通过网状拓扑进行冗余通信可以增强了它们之间的可用性。如果通信网络中的一个设备出现故障或与整个无线通信网络连接失败,那么整个网络会自动分配并生成一个新的通信路径来替代之前的通信网络[2],因此整个网络不会出现单一的故障点影响到整个无线网络的通信,从而确保网络的可靠性和传送数据的完整性,系统会把出现的故障点自动发送报告通知管理者该故障设备所在点的具体位置。

2国际现状

目前有部分国际知名品牌的电动执行器厂商已经开发并把无线通信技术应用到执行器上了,这些厂商为了不让自己的产品被其他厂家模仿或被其他系统使用,他们各个开发了独立封闭的无线通信系统,如英国Rotork公司独立开发的Pakscan无线通信系统,该系统的通信技术类似于Profibus、Modbus及Hart等开放的通信技术[3]。再如德国Auma公司开发的无线通信SIMA现场总线系统,其基于无线通信标准IEEE802.15.4(在2,4GHz波段),采用AES-128-位的数据加密算法以保护现场通信设备之间的数据传输和参数设置[4],并且有其独立的网络系统操作软件。

3电动执行器无线技术的问题探讨

如何开发并把无线通信技术更好地应用到电动执行器上,以下技术问题需要我们考虑,采用何种标准的无线通信方式,需要保障无线通信的安全性、可靠性、可扩展性,还需要考虑优化无线通信模块电源以延迟更新电池的周期等等,这些问题都至关重要。此外还需要对整个网络系统进行优化设计,如如何解决让通信系统自动分配线路的数据传送达到均衡和让整个网络中的数据在传送效率达到最高,需要使两个或多个设备之间的通信建立的路径是冗余的,合理安排数据传输、减少网络冲突并具备有当有通信路径丢失时能从中自我恢复的技术。要把无线技术很好地应用到电动执行器上,以上问题是不能忽视和需要深入研究的。

4结语

无线通信技术作为电动执行器行业一个技术发展方向和趋势,在未来工业控制领域将有更广阔的应用空间,目前国内执行器生产企业还没有把无线通信技术运用到电动执行器上,要想追赶上国外技术,国内电动执行器企业应当早日着手无线通信技术的储备和产品研发。

参考文献:

[1]史炜,臧剑南,高飞.艾默生WirelessHART在某电站热网应用中的可靠性分析[J].仪器仪表用户,2017,24(3):92-97.

[2]曾卓.基于WirelessHART协议的流量变送器设计[D].成都:电子科技大学,2010.

作者:胡敬波 单位:昂踹克自动化仪表(上海)有限公司