無(wú)線通訊技術(shù)被認(rèn)為是工業(yè)控制領(lǐng)域繼現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)后的又一個(gè)熱點(diǎn),作為當(dāng)前世界最具活力的新興技術(shù)之一,無(wú)線通訊技術(shù)具有有線技術(shù)無(wú)法或很難取代的優(yōu)勢(shì),并且逐步滲透到工業(yè)控制的各個(gè)環(huán)節(jié)。
優(yōu)勢(shì)
1)成本低廉
相對(duì)于有線安裝、維護(hù)、故障診斷和升級(jí)配線的成本。
2)靈活性高
沒(méi)有電纜的約束,工廠管理者可以容易地配置裝配線來(lái)適應(yīng)變化了的用戶需求,以更好地跟蹤生產(chǎn)過(guò)程。
3)易用性
具有分布式智能的集成無(wú)線傳感器系統(tǒng)能夠獨(dú)立于操作者實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)過(guò)程的控制。
4)可靠性高
在有線網(wǎng)絡(luò)中大部分的故障是由連接器引起的,而無(wú)線系統(tǒng)則排除了這樣的可能。此外,原材料技術(shù)的不斷進(jìn)步使集成無(wú)線傳感器系統(tǒng)能夠滿無(wú)線通信技術(shù)的分類足艱苦工業(yè)環(huán)境所要求的持久性和可靠性。
5) 安全性
隨著技術(shù)的發(fā)展和新威脅的不斷出現(xiàn),安全維護(hù)的升級(jí)能力是必不可少的。新的加密策略和隱蔽的數(shù)據(jù)傳送預(yù)示著無(wú)線的安全級(jí)別將超過(guò)有線系統(tǒng)。
6)可集成MEMS技術(shù)
微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)在感知能力方面提供了巨大的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益,而集成無(wú)線模塊,傳感器能夠避免這種由于微型設(shè)備上附著大量電纜而導(dǎo)致的故障。隨著無(wú)線傳感器體積的繼續(xù)縮小,這樣的優(yōu)勢(shì)會(huì)呈現(xiàn)顯著的增長(zhǎng)趨勢(shì)。
7) 施工周期短
無(wú)線傳感器系統(tǒng)可以通過(guò)節(jié)點(diǎn)的自組織和自配置功能迅速搭建成有效的通信網(wǎng)絡(luò)。
應(yīng)用案例
安全和環(huán)境方面的收益
案例一 : 艾默生智能無(wú)線技術(shù)幫助 Severstal Wheeling公司在俄亥俄州的鋼廠提高效益
美國(guó)第四大集成鋼鐵制造商 Severstal Wheeling 在其位于俄亥俄州 Mingo Junction 的全集成 80 英寸鋼帶熱軋機(jī)廠采用了艾默生過(guò)程管理的智能無(wú)線技術(shù),以提高對(duì)過(guò)程、消防安全和環(huán)境的監(jiān)測(cè)能力。
Severstal Wheeling 公司最初采用艾默生的智能無(wú)線方案監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程,以防止價(jià)值 30萬(wàn)美元的軋輥發(fā)生故障,并提高升需求。原有的汽車(chē)涂裝底漆生產(chǎn)線存在瓶頸工位 ,受工藝時(shí)間的限制,節(jié)拍時(shí)間長(zhǎng)。另外原有的汽車(chē)涂裝底漆生產(chǎn)線是采用分段供電的控制方式,所有的動(dòng)作都由地面主控PLC完成,技術(shù)比較落后,柔性差,擴(kuò)充很難;老系統(tǒng)已使用了10年,部分設(shè)備已經(jīng)老化,故障率很高,維護(hù)十分困難。
但是原有工藝槽體本身還是存在提升的潛力的(槽體空間比較大,能夠放入兩臺(tái)車(chē)體進(jìn)行工藝處理)。通過(guò)對(duì)瓶頸工位進(jìn)行雙工位改造和增加自行小車(chē)車(chē)組,是能夠消除瓶頸,但要原有控制系統(tǒng)是很難實(shí)現(xiàn)的,勢(shì)必要對(duì)原有自動(dòng)化輸送控制系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)。
此次底漆生產(chǎn)線的改造,實(shí)際上就是底漆生產(chǎn)線自動(dòng)化輸送系統(tǒng)(環(huán)行自行小車(chē))的改造 。通過(guò)此次自動(dòng)化輸送系統(tǒng)的改造,最終達(dá)到的產(chǎn)能目標(biāo):改造后單排、一排半車(chē)型工藝節(jié)拍:210s(原280S),產(chǎn)能提高近30%,雙班日產(chǎn)達(dá)到300臺(tái)(原為200臺(tái)左右)。
盡管底漆生產(chǎn)線動(dòng)作過(guò)程是比較簡(jiǎn)單的,但改造是在仍生產(chǎn)使用的老線的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造,而且改造時(shí)間很短(10天左右的時(shí)間),風(fēng)險(xiǎn)很大,其余的廠家都因此選擇退出。也就是說(shuō)我們?nèi)绻灿贸R?guī)的方案,時(shí)間肯定不夠,但是如果采用新的技術(shù),可靠性如何來(lái)保證。
我們的方案規(guī)劃始終圍繞著:確保可靠性,減少現(xiàn)場(chǎng)施工量,減少編程調(diào)試時(shí)間,并且實(shí)現(xiàn)全信息采集的出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行。PLC和無(wú)線產(chǎn)品都采用了菲尼克斯公司的產(chǎn)品,一致性,兼容性好,結(jié)構(gòu)緊湊,空間最小化。
使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的直接好處:安裝簡(jiǎn)單方便,免除了硬線連接所需的排線施工和校驗(yàn)的工作,大幅度的降低了現(xiàn)場(chǎng)施工工作量,最大限度的縮短現(xiàn)場(chǎng)改造周期;根本消除滑觸線聯(lián)絡(luò)方式易產(chǎn)生的抖動(dòng)、干擾、丟失等弊端,特別是解決滑觸線方式信號(hào)傳輸量限制的根本問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息的全采集。提高了可靠性和穩(wěn)定性,也給操作和維護(hù)帶來(lái)了方便;同時(shí)提供了系統(tǒng)無(wú)線接入點(diǎn),解決了以往自行小車(chē)車(chē)載系統(tǒng)與地面連接的問(wèn)題。在對(duì)車(chē)載系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、參數(shù)變更、故障檢查、維護(hù)時(shí)無(wú)須采用以往空中操作或線控隨行方式,可以在無(wú)線系統(tǒng)覆蓋區(qū)域內(nèi)的任意位置通過(guò)無(wú)線客戶端(如筆記本電腦)對(duì)系統(tǒng)全部被控點(diǎn)進(jìn)行操作和監(jiān)控;系統(tǒng)界面全開(kāi)放,調(diào)試簡(jiǎn)單方便,節(jié)省了開(kāi)發(fā)和調(diào)試時(shí)間。柔性程度高,擴(kuò)展容易。將來(lái)要想增加車(chē)組,控制系統(tǒng)只需增加一套車(chē)載控制單元和一臺(tái)無(wú)線EC即可;通過(guò)對(duì)滑觸線的創(chuàng)新改造,開(kāi)發(fā)了一套安全保障系統(tǒng),即使無(wú)線出現(xiàn)故障新滑觸線系統(tǒng)也能保障生產(chǎn)線的不停線運(yùn)行;先進(jìn)的定位識(shí)別系統(tǒng)無(wú)機(jī)械摩損,無(wú)需參考點(diǎn),絕對(duì)位置測(cè)量,實(shí)時(shí)檢測(cè),最大限度的實(shí)現(xiàn)小車(chē)的智能化。
發(fā)展方向
1)當(dāng)前無(wú)線通訊技術(shù)重要的發(fā)展方向是通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化。如無(wú)線系統(tǒng)與現(xiàn)有系統(tǒng)的共存性(Co-existence),不同廠家設(shè)備的相互可操作性以及系統(tǒng)之間的相互協(xié)作性,這些都有賴于制定能被普遍接受的無(wú)線通信協(xié)議。
2)無(wú)線局域網(wǎng)今后的研究方向主要集中在安全性、可靠性、能耗性、移動(dòng)漫游、網(wǎng)絡(luò)管理以及與其它移動(dòng)通信系統(tǒng)之間的關(guān)系等問(wèn)題上。更高的通訊速率;研發(fā)智能天線進(jìn)一步提高頻譜利用率,增加覆蓋范圍;與Wimax融合,支持高速、移動(dòng)接入。
3)現(xiàn)場(chǎng)總線的無(wú)線傳輸?shù)目尚行哉谠u(píng)估,無(wú)線通訊技術(shù)將會(huì)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)更加緊密結(jié)合。
4)無(wú)線傳輸目前尚處在發(fā)展的早期階段。無(wú)線技術(shù)首先會(huì)用在樓宇自動(dòng)化、自動(dòng)抄表、事故響應(yīng)、設(shè)備監(jiān)控等領(lǐng)域得到應(yīng)用。當(dāng)前較適宜應(yīng)用的行業(yè)有:汽車(chē)制造、食品加工、制藥和設(shè)備資產(chǎn)跟蹤等。
5)由于工廠無(wú)線技術(shù)種類較多,技術(shù)特征差異比較大,無(wú)線通信只是現(xiàn)有有線通信系統(tǒng)的一種發(fā)展和重要補(bǔ)充,決非一種替代,工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)將向有線和無(wú)線相結(jié)合方向發(fā)展。流程工業(yè)儀器設(shè)備的生產(chǎn)廠家們也在努力研發(fā)、生產(chǎn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳送的元器件。
無(wú)線通訊技術(shù)進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域進(jìn)度日益加快,ABB、艾默生、E+H、MacTek、P+F、Phoenix-Contact、Honeywell以及西門(mén)子等無(wú)線技術(shù)設(shè)備供應(yīng)商紛紛瞄準(zhǔn)了這一巨大的市場(chǎng),不斷推出新的無(wú)線產(chǎn)品,給工業(yè)控制領(lǐng)域的用戶帶來(lái)了豐富的選擇,當(dāng)用戶越來(lái)越充分的感受到無(wú)線通信技術(shù)帶來(lái)的價(jià)值時(shí),無(wú)線技術(shù)也必然會(huì)走出工廠管理級(jí)和遠(yuǎn)程遙測(cè),進(jìn)入更寬廣的應(yīng)用領(lǐng)域。