與硬連線網(wǎng)絡(luò)相比，無(wú)線方案可以節(jié)省時(shí)間、材料及人工，而且有些無(wú)線I/O解決方案還能降低WLAN以及基于現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的配置、編程及其他要求。本文介紹幾個(gè)用戶如何簡(jiǎn)化及實(shí)施無(wú)線方案以滿足其業(yè)務(wù)需求的案例。
不能因?yàn)槟床坏綗o(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸部分就意味著它們不存在。與硬連線及雙絞線相比，盡管使用無(wú)線方案意味著需要不同的任務(wù)與工具，和了解各種無(wú)線通信方式的物理差異，但它也同樣需要人們的“溫柔呵護(hù)”。
無(wú)論是可見(jiàn)還是不可見(jiàn)，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的使命依然如故，即：根據(jù)物理?xiàng)l件來(lái)精確、快速及安全地將信號(hào)及數(shù)據(jù)傳輸至可對(duì)它們進(jìn)行分析并進(jìn)行決策的地方，然后再將指令及進(jìn)一步的查詢傳回（如果需要的話）。另外，在使用任何一種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，您都必須十分清楚您需要及想要達(dá)到的目標(biāo)，然后再找出您的應(yīng)用及環(huán)境所能處理的那部分（在您決定使用哪一種無(wú)線技術(shù)以前）。 無(wú)線I/O基礎(chǔ)
一些用戶目前正在使用的一種最有前途的無(wú)線技術(shù)是無(wú)線輸入/輸出（I/O），基本上它會(huì)先從I/O點(diǎn)上收集4~20 mA的模擬或其他原始信號(hào)，然后再將這些數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線電發(fā)往中央處理設(shè)備，如PC或PLC等。這種方法不使用無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）或現(xiàn)場(chǎng)總線，這意味著它的速度較慢且不能公用，但要比基于WLAN的網(wǎng)絡(luò)更易于實(shí)現(xiàn)。這種簡(jiǎn)單性使得無(wú)線I/O更易于使用，同時(shí)也意味著無(wú)需與現(xiàn)有IT基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行協(xié)調(diào)。此外，通過(guò)無(wú)線I/O，用戶通常還能節(jié)省材料及人力，而且由于無(wú)需對(duì)WLAN或現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行配置及編程，用戶甚至還能節(jié)省更多的時(shí)間和金錢。
因此，無(wú)線I/O在改造及擴(kuò)建項(xiàng)目上正變得越來(lái)越流行，且經(jīng)常用來(lái)幫助削減開(kāi)支，據(jù)ARC咨詢集團(tuán)Harry Forbes所撰寫的一份最新報(bào)告稱，雖然大多數(shù)無(wú)線I/O系統(tǒng)目前都用于數(shù)據(jù)采集，但也曾成功地用于一些閉環(huán)控制應(yīng)用中--盡管有效帶寬限制了它們的控制速度。無(wú)線I/O可傳輸模擬及離散傳感器信號(hào)，雖然只有1~20 Hz，但對(duì)于許多控制應(yīng)用來(lái)說(shuō)已經(jīng)夠用。無(wú)線I/O的主要限制是每一個(gè)無(wú)線I/O點(diǎn)所傳送的信號(hào)數(shù)量有限，因此在I/O點(diǎn)數(shù)較多的地方，WLAN更具有吸引力，ARC稱。
“盡管無(wú)線I/O是一個(gè)簡(jiǎn)單的概念，但它在工廠控制工程師們的心目中仍是一種新生事物。由于這一概念容易把人嚇著，因此我們將它稱之為不需要使用雙絞線的無(wú)線I/O”，Elpro Technologies公司總經(jīng)理Graham Moss說(shuō)，“即使‘無(wú)線’這一詞也還是有些嚇人，但現(xiàn)在大部分人已不再去設(shè)想最壞的情況，而是開(kāi)始認(rèn)識(shí)到他們能夠在許多應(yīng)用中使用無(wú)線”。
為拓展?jié)撛谟脩粢约笆篃o(wú)線易于實(shí)施，已有幾家廠商開(kāi)發(fā)出能將無(wú)線I/O與其他傳感及聯(lián)網(wǎng)功能集成在一起的解決方案。例如，Accutech公司開(kāi)發(fā)的無(wú)線儀表系統(tǒng)（Wireless Instrumentation System，WIS）即包含了經(jīng)過(guò)集成與校準(zhǔn)的傳感器，用于檢測(cè)溫度、壓力、聲音及多輸入（模擬與離散）的電池供電（壽命5年）的現(xiàn)場(chǎng)收發(fā)器，帶RS-232、RS-485 Modbus和4~20 mA輸出選項(xiàng)的基地?zé)o線電收發(fā)器，以及用于數(shù)據(jù)管理及異常情況報(bào)告的軟件。這些單元已被批準(zhǔn)在危險(xiǎn)區(qū)域使用，事實(shí)上，紐約Consolidated Edison公司的工程師已能在45分鐘之內(nèi)將Accutech公司的這套系統(tǒng)安裝在城市暖氣分配計(jì)量站上，而以前卻需耗時(shí)兩小時(shí)。
此外，Honeywell Process Solutions也推出了用來(lái)監(jiān)控壓力、溫度等物理量的XYR5000無(wú)線變送器。這些裝置還包括用來(lái)為4~20 mA設(shè)備增添無(wú)線能力、以及將測(cè)量結(jié)果無(wú)線傳輸至與控制系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集設(shè)備（如記錄儀或PC等）相連的基地?zé)o線電收發(fā)器的模擬輸入接口。每一基地收發(fā)器可同時(shí)接收來(lái)自多達(dá)50部無(wú)線變送器的信號(hào)。XYR5000型無(wú)線變送器無(wú)需布線即能實(shí)現(xiàn)過(guò)程與資產(chǎn)監(jiān)控，并允許在旋轉(zhuǎn)設(shè)備上進(jìn)行測(cè)量。
 Phoenix與Omnex之間的合作
在過(guò)去幾年中，Phoenix Contact及Omnex Control Systems公司共同致力于為工廠用戶提供無(wú)線I/O設(shè)備。相對(duì)于構(gòu)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這些工廠用戶通常更關(guān)心信號(hào)傳輸?shù)陌踩�。Phoenix公司一開(kāi)始研究利用跳頻擴(kuò)頻（Frequency-Hopping Spread Spectrum，F(xiàn)HSS）技術(shù)來(lái)對(duì)其有線4~20 mA信號(hào)調(diào)理器執(zhí)行基于I/O的收集與發(fā)送。
“過(guò)程應(yīng)用一般總是測(cè)量和發(fā)送溫度、壓力、物位及流量數(shù)據(jù)，并且通常用4~20 mA模擬信號(hào)來(lái)指示過(guò)程狀態(tài)、或者用數(shù)據(jù)告警信號(hào)”，Phoenix公司儀表與無(wú)線產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Davis Mathews指出，“因此我們和Omnex公司聯(lián)合推出了一種可無(wú)線接收一路4~20 mA信號(hào)或兩路數(shù)據(jù)輸入信號(hào)且無(wú)需進(jìn)行設(shè)置或編程的設(shè)備。我們特地采用一種簡(jiǎn)單的方法，以我們目前的水平我們并沒(méi)有太大的擔(dān)心，因?yàn)槲覀冎皇鞘挂慌_(tái)設(shè)備無(wú)線，而不是整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。這種方案允許用戶先試驗(yàn)一臺(tái)或兩臺(tái)無(wú)線I/O設(shè)備，然后在他們準(zhǔn)備好以后再增加更多的設(shè)備”。
利用Omnex公司開(kāi)發(fā)的值得信任的無(wú)線I/O及數(shù)據(jù)無(wú)線電收發(fā)器，Phoenix公司開(kāi)發(fā)出MCR-RAD(Measurement Control Regulation-Radio Analog Digital)技術(shù)，它可在96 kbps速率上、以及聯(lián)邦規(guī)則所允許的較高功率上（最高可至1W）傳輸16~18位小型數(shù)據(jù)包。這使MCR-RAD信號(hào)能更好地穿過(guò)物體并能在更遠(yuǎn)的距離上傳輸。兩家公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的第一種產(chǎn)品是可接收一路信號(hào)的RAD-UD（單向）。為滿足用戶的要求，他們隨后又開(kāi)發(fā)出可接收多路I/O信號(hào)（多達(dá)33路模擬或66路數(shù)字或其組合）的RAD-BD（雙向）產(chǎn)品。
 為消除串聯(lián)節(jié)點(diǎn)與點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)之間的連線，Phoenix及Omnex公司還于2004年1月公布了RAD-Data系列（DS）�！坝脩裟茉诿恳徽军c(diǎn)上部署RAD-Data總線，并能直接將I/O點(diǎn)與其相連，從而無(wú)需在PLC通常被多個(gè)I/O點(diǎn)包圍的應(yīng)用中在每一個(gè)站點(diǎn)都使用一個(gè)PLC”，Mathews說(shuō)，“這將使用戶能設(shè)定他們自己的控制器--Modbus網(wǎng)絡(luò)中的主控器，同時(shí)，各站點(diǎn)將會(huì)自動(dòng)變成該網(wǎng)絡(luò)中的從控器，對(duì)于主控器而言它們看起來(lái)就像是PLC。完成這種設(shè)置后，Modbus將像在正常及有線PLC網(wǎng)絡(luò)中一樣注冊(cè)模擬及離散I/O信號(hào)。這基本上是用一種無(wú)線的方式來(lái)進(jìn)行傳統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，但可以不必改變已經(jīng)完成的部署”。 油罐管理及水處理
為減少產(chǎn)品轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中由于關(guān)鍵物位數(shù)據(jù)干擾而產(chǎn)生的告警及通信中斷，Marathon Ashland Petroleum公司最近安裝了由Phoenix及Omnex公司提供的MCR-RAD產(chǎn)品，來(lái)幫助管理其位于開(kāi)曼群島路易斯維爾（Louisville，KY）偏遠(yuǎn)油庫(kù)區(qū)中的5個(gè)儲(chǔ)油罐及其主油庫(kù)區(qū)中的19個(gè)儲(chǔ)油罐。這兩個(gè)用于儲(chǔ)運(yùn)汽油、原油及航空油料的油庫(kù)相隔1英里，儲(chǔ)油罐通過(guò)有線與油庫(kù)中的兩個(gè)RTU相連，并以30秒為周期通過(guò)無(wú)線I/O與其進(jìn)行連續(xù)通信。
“我們使用無(wú)線方案已經(jīng)有大約4年的時(shí)間，但我們每天仍收到5至6次告警，其中每次告警都會(huì)使通信中斷30至40秒鐘，這使終端管理員都快發(fā)瘋了，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)運(yùn)產(chǎn)品時(shí)及時(shí)了解油罐的物位是如此的關(guān)鍵”，Marathon公司電氣及儀表工程師Donnie Shultz說(shuō)，“我們先對(duì)Phoenix公司提供的無(wú)線產(chǎn)品進(jìn)行了3個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，但即使是使用舊天線，它們也從未出過(guò)半點(diǎn)差錯(cuò)。該系統(tǒng)的安裝及運(yùn)行只用了我大約10分鐘的時(shí)間，因?yàn)槊恳徊讲僮鞫贾恍柚赶虿Ⅻc(diǎn)擊即可。而且現(xiàn)在我們還擁有更好的包數(shù)據(jù)及19.2 kbps的通信速率。據(jù)估計(jì)，使用新型無(wú)線產(chǎn)品我們已經(jīng)節(jié)省了大約7萬(wàn)至8萬(wàn)美元，而且我們還計(jì)劃在其他應(yīng)用中使用這種產(chǎn)品”。
“當(dāng)初，我是非常勉強(qiáng)使用無(wú)線I/O的，因?yàn)槲乙恢闭J(rèn)為硬連線效果會(huì)更好。我們雖對(duì)第一種無(wú)線產(chǎn)品感到非常失望及沮喪，但新產(chǎn)品的使用改變了我們所有的觀點(diǎn)。如果你對(duì)使用無(wú)線還持觀望態(tài)度的話，那么最好先現(xiàn)場(chǎng)試用一下，然后再真正使用它們”。
同樣，據(jù)Elpro公司透露，CDR Flint Ink公司最近在其通風(fēng)與廢水處理設(shè)備之間的模擬信號(hào)傳輸上遇到了一些問(wèn)題。來(lái)自通風(fēng)設(shè)備的ORP、pH值、溫度及氣流信號(hào)等，通過(guò)多對(duì)靠近高壓電源線的電纜與廢水處理設(shè)備中的無(wú)紙記錄儀相連，這種電纜布局導(dǎo)致產(chǎn)生浪涌及接地環(huán)路問(wèn)題，并使記錄儀及通風(fēng)設(shè)備變送器頻繁故障。但即使它導(dǎo)致了遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的高維護(hù)費(fèi)用及長(zhǎng)宕機(jī)時(shí)間，也很難證明更換信號(hào)電纜就一定能解決問(wèn)題。
 為解決這一問(wèn)題，F(xiàn)lint公司安裝了Elpro公司的905U型無(wú)線I/O系統(tǒng)，據(jù)說(shuō)只更換了其中一小部分電纜。通風(fēng)設(shè)備上的模擬信號(hào)與905U單元相連，而905U則將信號(hào)發(fā)送至廢水處理設(shè)備上的另一905U單元。由于905U單元是一種兩路收發(fā)信機(jī)，因此Flint公司還連接和建立了一個(gè)從廢水處理設(shè)備至通風(fēng)設(shè)備的信號(hào)回路，用來(lái)對(duì)一個(gè)10英寸節(jié)流閥進(jìn)行遙控。在驗(yàn)證其無(wú)線系統(tǒng)后，F(xiàn)lint公司決定采用905U單元的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)特性，并在工廠的鍋爐控制中心安裝了第三個(gè)905U單元。結(jié)果，通風(fēng)設(shè)備上的模擬信號(hào)被傳輸至廢水處理設(shè)備及鍋爐上，從而提高了設(shè)備操作的靈活性。
“使用調(diào)制解調(diào)器的問(wèn)題是，它們對(duì)無(wú)線并不是非常友好，因?yàn)樗鼈兯俣忍臁，F(xiàn)場(chǎng)用戶發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)希望能立即得到響應(yīng)，但平均5 ms的無(wú)線響應(yīng)時(shí)間則能引起某些高速協(xié)議中斷，這就是無(wú)線網(wǎng)關(guān)或無(wú)線協(xié)議轉(zhuǎn)換器在過(guò)去幾年中得到迅速發(fā)展的主要原因。網(wǎng)關(guān)使數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線時(shí)就像通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)一樣，因此需要你們完成的工作就只剩下將數(shù)據(jù)調(diào)制在合適的頻率上”，Moss說(shuō)，“在數(shù)據(jù)總線這一側(cè)，網(wǎng)關(guān)對(duì)I/O設(shè)備進(jìn)行響應(yīng)，這樣PLC就會(huì)很高興，因?yàn)樗@得了它希望的響應(yīng)。同時(shí)，網(wǎng)關(guān)還將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為另一種協(xié)議，并用無(wú)線來(lái)發(fā)送”。Moss還補(bǔ)充說(shuō)，無(wú)線網(wǎng)關(guān)在900 MHz頻率及115 kbps速率、或者在2.5 GHz頻率及250 kbps速率上工作。 應(yīng)對(duì)干擾
無(wú)線I/O的主要缺點(diǎn)是，與硬連線相比，它更容易受到由障礙物或機(jī)器所引起的電噪聲及干擾的影響。但用戶及標(biāo)準(zhǔn)化組織已經(jīng)大大緩解了這方面的問(wèn)題。
目前，擴(kuò)頻技術(shù)通過(guò)以下途徑解決了很多干擾及安全上的難題，即：先以預(yù)定方案在多個(gè)信道間分配信號(hào)、然后再?gòu)拿黠@噪聲的同一部分上對(duì)信號(hào)進(jìn)行重組或關(guān)聯(lián)。同樣，數(shù)據(jù)包交換被用來(lái)更有效地組織信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)速度更快及大批量的信號(hào)傳輸。兩種主要的擴(kuò)頻技術(shù)一是FHSS（跳頻擴(kuò)頻），它通過(guò)使兩端的收發(fā)信機(jī)以預(yù)定時(shí)序進(jìn)行頻率跳變來(lái)防止干擾；二是DSSS（直接序列擴(kuò)頻），它通過(guò)數(shù)字編碼（用來(lái)識(shí)別相互間準(zhǔn)備通信的單元）來(lái)防止在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行非授權(quán)的通信。
 但一些用戶抱怨說(shuō)，擴(kuò)頻也并非特別地安全或可靠，因?yàn)樗褂玫?00 MHz至5.4 GHz工業(yè)、科學(xué)及醫(yī)學(xué)（ISM）頻段以及眾多無(wú)線設(shè)備，都未經(jīng)許可并且在法律上不受干擾保護(hù)。因此盡管擴(kuò)頻信號(hào)易于截獲，但其接收機(jī)也更容易出現(xiàn)互調(diào)失真、阻塞、去感及其他窄帶現(xiàn)象。
盡管擴(kuò)頻利用被稱為過(guò)程增益的技術(shù)來(lái)減少窄帶干擾，但一些用戶又說(shuō)，很明顯廠商們并不關(guān)心這一點(diǎn)，而且擴(kuò)頻信號(hào)在最小所需速率上即將功率推到可調(diào)整極限。這些擴(kuò)頻速率有時(shí)在數(shù)據(jù)傳輸速率以下使用，這意味著它們并沒(méi)有多大的過(guò)程增益，而且易受頻帶內(nèi)所有干擾的影響。過(guò)程增益類似于寬帶調(diào)頻信號(hào)的靜止效應(yīng)，且用戶需要在實(shí)施無(wú)線系統(tǒng)以前將它搞清楚。
為避免出現(xiàn)上述及其他潛在問(wèn)題，無(wú)線支持者們說(shuō)，用戶必須對(duì)其應(yīng)用及設(shè)施中的無(wú)線解決方案進(jìn)行試驗(yàn)與評(píng)估，因?yàn)槊恳环N解決方案都有其各自的特點(diǎn)，且大多數(shù)無(wú)線廠商都會(huì)很高興讓用戶來(lái)試用它們的解決方案。
“無(wú)線還意味著用戶不必破壞或更換他們現(xiàn)有的網(wǎng)路。他們可以進(jìn)行逐步地實(shí)施，使他們現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)就好像只增加了一層以前沒(méi)有的移動(dòng)性”，Wonderware公司可視化產(chǎn)品經(jīng)理Renee Robinson說(shuō)。 更好的SCADA及更少的布線
為幫助伊利諾依州Normal市的市政供水部門更換它過(guò)時(shí)的基于RTU的SCADA系統(tǒng)，SCADAware公司的系統(tǒng)集成工程師Rick Caldwell最近為其實(shí)施了一套由PC驅(qū)動(dòng)的新型FHSS解決方案。Normal目前在其水處理廠中使用主、輔服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)HMI及基于PC的控制。這些計(jì)算機(jī)通過(guò)Locus無(wú)線串行網(wǎng)并在57.6 kbps的速率上（舊系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率僅為0.3 kbps）采集并監(jiān)視來(lái)自Normal所有水井、儲(chǔ)水罐及提升站上的數(shù)據(jù)。
與此同時(shí)，Wago I/O可編程現(xiàn)場(chǎng)耦合器使工廠技術(shù)人員能在其系統(tǒng)中進(jìn)行調(diào)整和控制。同時(shí)，Sixnet的以太網(wǎng)至串行（Ethernet-to-Serial）轉(zhuǎn)換器也被用來(lái)將輸入串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到以太網(wǎng)上，這樣就能從工廠局域網(wǎng)上訪問(wèn)數(shù)據(jù)。SCADAware公司的軟件具有簡(jiǎn)單易用的圖形用戶界面，因此很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的即時(shí)訪問(wèn)及對(duì)可能問(wèn)題的視覺(jué)指示。這些改進(jìn)減少了供水部門的驅(qū)動(dòng)及響應(yīng)時(shí)間，并且還有助于SCADA及水分配系統(tǒng)的診斷、維護(hù)及擴(kuò)展。
Akzo Nobel Surface Chemistry LLC公司也取得了類似的成本節(jié)省，它最近需要增加6個(gè)溫度變送器來(lái)監(jiān)視及跟蹤儲(chǔ)罐中的原材料。但儲(chǔ)罐位置使得如果不切實(shí)增加成本及實(shí)施時(shí)間就不可能將布線路由到變送器上。事實(shí)上，據(jù)Akzo公司控制系統(tǒng)專家Marc Ayala估計(jì)，用于準(zhǔn)備傳統(tǒng)4~20 mA線纜的成本大約為無(wú)線變送器/接收機(jī)組成本的10倍。
因此Akzo公司選擇了無(wú)線方案來(lái)抵達(dá)儲(chǔ)料罐，并在幾天時(shí)間內(nèi)即將無(wú)線與Emerson Process Management公司的DeltaV系統(tǒng)進(jìn)行了集成，而如果安裝用于布線的管道則需用兩周的時(shí)間。迄今為止，Akzo公司已經(jīng)安裝了大約10部這種接收機(jī)/變送器組合，并將其用于另一應(yīng)用中，以執(zhí)行對(duì)慢變化溫控回路的閉環(huán)控制。 將來(lái)會(huì)出現(xiàn)擁塞及標(biāo)準(zhǔn)化？
可靠性、安全性及可擴(kuò)展性，是人們對(duì)過(guò)程設(shè)備上無(wú)線I/O的3個(gè)主要關(guān)注點(diǎn)，但無(wú)線電頻譜擁塞可能是一件將來(lái)最讓人頭疼的事情。之所以迄今尚未變成一個(gè)問(wèn)題，只是因?yàn)檫�沒(méi)有足夠多的用戶來(lái)造成擁塞。但Moss卻說(shuō)，無(wú)線設(shè)備膨脹速度如此之快，以至于將來(lái)?yè)砣隙〞?huì)成為一個(gè)問(wèn)題，工業(yè)無(wú)線產(chǎn)品也會(huì)遇到同樣的情況。
例如，據(jù)Moss稱，擁有10個(gè)或數(shù)個(gè)無(wú)線應(yīng)用（如無(wú)線I/O或與PLC相連的無(wú)線調(diào)制解調(diào)器等）的工廠到2010年底預(yù)計(jì)將達(dá)到100至200家，而且問(wèn)題還會(huì)由于無(wú)線傳輸不會(huì)局限于工廠范圍的四周而變得更加惡化。用不了多久，僅在同一工廠，每一部無(wú)線發(fā)射機(jī)就不得不與其他設(shè)備進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，還不用說(shuō)與鄰近工廠中的其他設(shè)備。
幸運(yùn)的是，開(kāi)發(fā)商正在尋求基于以下事實(shí)的解決方案，即：無(wú)線通信常常采用與PLC一樣的輪詢及定時(shí)更新消息傳送機(jī)制。Moss補(bǔ)充說(shuō)，無(wú)線開(kāi)發(fā)商通過(guò)使用更加智能的消息傳送協(xié)議可緩解擁塞，但使用輪詢及定時(shí)更新的困難是，必須連續(xù)發(fā)送消息以獲得良好的時(shí)間響應(yīng)。通過(guò)改變異常報(bào)告（只在有改變時(shí)才發(fā)送消息），可將大多數(shù)無(wú)線系統(tǒng)的總流量密度降低50至100倍。當(dāng)然，這種改動(dòng)又帶來(lái)了新的網(wǎng)絡(luò)控制問(wèn)題，因?yàn)槊恳粋�(gè)節(jié)點(diǎn)都必須能充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)控制節(jié)點(diǎn)。
此外，預(yù)計(jì)今后5至10年內(nèi)將出現(xiàn)可減少專用無(wú)線電設(shè)備間潛在非兼容性的無(wú)線開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)。同樣，所增加的標(biāo)準(zhǔn)化可通過(guò)用蜂窩電話及互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）來(lái)傳輸數(shù)據(jù)而適當(dāng)?shù)赜脽o(wú)線廣域網(wǎng)（WWLAN）來(lái)代替射頻，Opto22公司技術(shù)營(yíng)銷總監(jiān)的Benson Hougland說(shuō)，“這有助于我們記住：無(wú)線只不過(guò)是另一種意義上網(wǎng)絡(luò)或有線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展”，他說(shuō)。 使用網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)來(lái)使無(wú)線更加可靠 當(dāng)蜂窩電話經(jīng)常掉線時(shí)，您如何能使工廠老牌的控制工程師相信射頻（RF）通信可靠？Ember公司的主席兼首席技術(shù)官（CTO）Robert Poor說(shuō)，答案就是使用網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)。
“譬如，假設(shè)安裝在工廠內(nèi)的溫度傳感器每分鐘發(fā)送一次讀數(shù)，并且我們決定用Ember公司實(shí)現(xiàn)的無(wú)線鏈路來(lái)從傳感器上為控制器收集數(shù)據(jù)”，Poor說(shuō)，“以極為保守的假設(shè)--無(wú)線鏈路只有90%的可靠性，這表示將有1/10的讀數(shù)會(huì)丟失，而實(shí)際上可靠性可能比這要高出很多。以被IEEE 802.11采納的星形拓?fù)錇槔�，這意味著每10分鐘即丟失一個(gè)讀數(shù)”。
“但以2個(gè)相鄰無(wú)線節(jié)點(diǎn)通信為例--比如在網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中，其可靠性即可高達(dá)99%，或者說(shuō)每100分鐘才丟失一個(gè)讀數(shù)；同樣，以4個(gè)相鄰無(wú)線節(jié)點(diǎn)通信為例，其網(wǎng)絡(luò)可靠性更可高達(dá)99.99%，或者說(shuō)每1周才會(huì)丟失一個(gè)讀數(shù)；依此類推，6個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)通信可擁有高達(dá)99.9999%的可靠性，或者說(shuō)每2.6年才丟失一個(gè)數(shù)據(jù)包！”
為計(jì)算這一可靠性，Poor補(bǔ)充說(shuō)，可令“P”表示數(shù)據(jù)包傳輸成功概率，其中0 = 沒(méi)有任何數(shù)據(jù)包傳輸成功；1.0 = 每次傳輸都很完美；0.5 = 有一半數(shù)據(jù)包丟失。然后再令“N”表示進(jìn)行數(shù)據(jù)包中繼的相鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)，這樣總的傳輸成功率即可用等式1-(1-p)^N來(lái)計(jì)算。“隨著N的增加，網(wǎng)絡(luò)可靠性也隨之迅速增加”，Poor說(shuō)，“當(dāng)p= 0.9或90%時(shí)，你每增加一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)，其小數(shù)點(diǎn)后面就會(huì)‘增加一個(gè)9’，以更為真實(shí)的起始鏈路可靠性95%計(jì)算，其可靠性概率將會(huì)更佳甚至增加更快”。
確保無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全性
用戶可以使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)像它們所希望的那樣安全，就像有線網(wǎng)絡(luò)一樣。
他們可以先利用無(wú)線接入點(diǎn)（wireless Access Point，AP）的基本內(nèi)建安全特性來(lái)保護(hù)連接，然后再用虛擬專網(wǎng)（Virtual Private Networks，VPN）等更加成熟的技術(shù)來(lái)進(jìn)一步增加安全。Invensys Wonderware公司最新公布的白皮書“工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中的平板電腦”提出了如下無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全建議：
■ 規(guī)劃您的AP覆蓋，當(dāng)可能時(shí)，將您感興趣的覆蓋范圍從AP延展至工廠外墻及窗戶；但靠近工廠外墻布置AP可能會(huì)將覆蓋范圍延展至工廠以外，從而可能使陌生人進(jìn)入您的網(wǎng)絡(luò)；
■ 從默認(rèn)上來(lái)改變服務(wù)組標(biāo)識(shí)符（SSID）；
■ 禁用SSID廣播；廣播會(huì)擴(kuò)散您網(wǎng)絡(luò)的存在；可以用名稱來(lái)加以識(shí)別；但過(guò)于顯眼的名字會(huì)使您的網(wǎng)絡(luò)比其他網(wǎng)絡(luò)更易成為攻擊的目標(biāo)；
■ 從默認(rèn)上改變管理員的口令，這能防止入侵者竄改您的設(shè)置；
■ 啟用有線等效專用（WEP）安全，盡管并不完美，但它幾乎能阻止最專業(yè)的黑客攻擊；
■ 使用您AP中最高等級(jí)的WEP加密，最好用128位加密（而不是64位）；
■ 定期更改密鑰；
■ 限制連接數(shù)量；譬如如果您僅需要在一個(gè)AP上支持5臺(tái)機(jī)器，則將最大連接數(shù)設(shè)為5；如果您試圖連接但被拒絕，這表示有非授權(quán)計(jì)算機(jī)已經(jīng)接入您的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)；
■ 禁用DHCP并使用固定IP地址，通過(guò)不能自動(dòng)提供IP地址來(lái)增加潛在入侵者接入您網(wǎng)絡(luò)的難度；
■ 使用介質(zhì)訪問(wèn)控制（Media Access Control，MAC）地址過(guò)濾；這能將AP配置成只接受從MAC地址屬于地址表中的設(shè)備上進(jìn)行的連接；但只適用于僅有少數(shù)幾臺(tái)無(wú)線設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)。
實(shí)施無(wú)線方案以前的4項(xiàng)任務(wù) 除了讓供應(yīng)商針對(duì)您的特定應(yīng)用來(lái)試驗(yàn)及評(píng)估其無(wú)線解決方案以外，據(jù)Phoenix 3Contact公司儀表及無(wú)線產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Davis Mathews稱，用戶在嘗試實(shí)施無(wú)線I/O或其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)以前需完成以下4項(xiàng)任務(wù)：
■ 確信在不會(huì)造成重大故障的非關(guān)鍵應(yīng)用中開(kāi)始試驗(yàn)任何新的、首次采用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；
■ 確定任何你以前總是想從A點(diǎn)至B點(diǎn)通信中獲得、但對(duì)于傳統(tǒng)解決方案來(lái)說(shuō)又總是過(guò)于昂貴的信號(hào)；
■ 進(jìn)行一次總的站點(diǎn)檢查，并重點(diǎn)檢查你準(zhǔn)備安裝無(wú)線設(shè)備的站點(diǎn)；
■ 為你的首次無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用尋找一個(gè)相對(duì)緩慢且可能實(shí)施的過(guò)程。 相關(guān)更多信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)下列網(wǎng)站或進(jìn)入www.cechinamag/freeinfo輸入咨詢編號(hào)查詢
Accutech
 www.accutech.com 235
ARC Advisory Group
www.arcweb.com 236
Elpro Technologies
www.elpro.com 237
Emerson Process Management
www.emersonprocess.com 238
Honeywell
www.honeywell.com/imc 239
Locus
www.locus.com 240
Omnex Control Systems
www.omnexcontrols.com 241
Opto 22
www.Opto22.com 242
Phoenix Contact
www.phoenixcon.com 243
Sixnet
www.sixnet.com 244
Wago
www.wago.com 245
Wonderware
www.wonderware.com 246
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