工业自动化技术初探

谷久艳

摘要：工业自动化的进程近年来发展不断地加快，尤其是自从通信及传感器技术的不断发展，更是促进了工业自动化脚步的加快，作为通信手段中发展前景最為广阔的无线技术，成为发展无线领域的关键，本文阐述了工业自动化领域中两种典型的无线技术，对二者进行对比分析，探讨其如何促进社会的进步，科技的发展。

关键词：工业自动化；无线技术；对比；发展

一、无线技术的优点

1.减少成本，建立便捷相对传统的有线通信技术，无线通信技术不必建立物理线路，更不用大量的人力去铺设电缆，而且无线通信技术不受工业环境的限制，对抗环境的变化能力较强，故障诊断也较为容易，相较于传统的有线通信的设置与维修，无线网络的维修可以通过远程诊断完成，更加便捷。

2.追加便利，扩展性强通信技术需要不断地进行地域的扩展，需要不断地增加新的设备节点，有线通信要是增加节点的话，就需要配合整个工程进行布线的追加，甚至需要改变原有的通信线路，但是无线通信技术则不存在该类的问题，只需要修改少量的软件设置就可以增加无线接入点，达到扩展节点的目的。

3.移动灵活，不受限制无线通信技术只要完成通信的任务，节点设置在任何区域内是不受限制的，相对于需要根据工业情形设置的有线通信技术移动更加方便，更加自由。

4.抗干扰强，安全可靠无线通信技术在设置的时候就开发了禁止窃听的功能，相对而言，抗干扰性强，在一定程度上弥补恶劣工业环境下通信质量差所造成的联络障碍。

二、Zigbee的优势极其应用领域

基于无线技术的种种优势，无线技术引起了工业发展研究人士的关注，其发展前景相当的美好，其中尤以Zigbee*～UWB最受欢迎，本文对此进行分析。

1. Zigbee的特点及其优势

目前，在无线技术的市场上，Zigbee是最为受到关注的，其联盟受到全世界著名企业的关注与参与。其主要具有以下的优势。

1.1功率消耗低相对于其他的无线技术或者有线的通信

技术，Zigbee可以使用两节5号电池支持在待机模式下使用6个月以上，这也是最令Zigbee设计者自豪的事，也是其在市场竞争中最大的优势。

1.2成本低廉从协议内同来看，Zigbee协议简单，数据传输的速率低，这在一定程度上降低了成本，按照市场发展的规贝U，Zigbee具有广大的发挥空间。

1.3容量大范围小按照测试结果，Zigbee的网络科容纳节点达N65536个，但其有效覆盖的范围仅达到1075Ill，相对较小。

1.4频段灵活多变Zigbee使用的工作频段较多，而且可变，重要的是其采用的频段均是免执照的频段。

1.5安全可靠性高，转变速度快根据Zigbee的协议，其提供了更加完整的检查和鉴定功能，采取了加密的算法，避免碰撞等情形的发生，而且在设计的时候也为出现意外而预留了空间，避免冲突。相较于其技术，Zigbee从休眠进入工作的状态转变速度非常快，可以应对工作的不同要求。

2. Zigbee应用的工业领域

Zigbee在设计的时候就是针对数据传输速率小的各种电子设备，目前，在我国的各大医疗护理设备中心、工业控制中心均是采用该技术进行通信。其中最为典型的是自动抄表系统，其采用自行建网模式，根据自身超大的网络容量可以满足自动抄表领域的应用，其发展前景相当的广阔。不仅是自动抄表系统中Zigbee的应用前景被看好，近年来，在井下无线监控、工业环境的温湿度监测、污水监测、气体监测上Zigbee也有着明显的优势，甚至是无线传感器中Zigbee应用也有广阔的空间。

3. UWB超宽带无线技术的优势及其应用领域

UWB（UltraWideBand，超宽带）是一种以占空比很低的冲激脉冲作为信息载体的无载波通信技术。相对于传统的有线通信技术，UWB采用的是脉冲串传递信息。

3.1UWB的优势

3.1.1 抗干扰这主要是由其自身特点所决定的，其采用的频段与目前的通信系统频段不同，互不干扰，在发射时，其发射信号是微弱的无线电脉冲信号，输出功率非常小。

3.1.2 速率高，耗能小相较干Zigbee的低传输速率，UWB的传输速率很高，最高可以达到几百Mb/s，但是其耗能却非常少，这主要是由于其才射时不采用载波，仅在发射脉冲时消耗很少的能量。

3.1.3 安全性能良好相较于有线通信技术，无线通信技术的安全性能都比较不错，而且UWB采用的是跳时扩频技术，接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据，而且系统的发射功率谱密度极低，用传统的接收机无法接收。

3.1.4 定位优势明显UWB自身系统的优势决定了其具有良好的定位能力，它还具备良好的穿透能力，因此，其还具备在底下的定位能力，其精准定位可以达到10m，这是其他通信技术所无法比拟的优势。

3.2 UWB的应用领域

UWB由于其传输的速率较高，被广泛的应用于工业自动化的领域中，其中主要是需要精确数据及定位的区域，比如测量，底下探测领域，其应用前景较为广阔。

UWB提供了实时图像以及声音，如此精准的高数据量是现在市场上很多无线技术所无法满不足的，因此，在实际应用中，可以在摄像头端接一个微处理器，对实时图像进行简单的压缩处理，经过处理后，可以将数据率要求降到几十Mb/s，然后利用uwB技术，将图像数据传送到数米开外的中心控制室。

4.二者比较分析

相对于传统的有线通信技术，Zigbee与UWB都比较适合当代通信技术与市场的发展，其能耗低比较符合现在的社会发展需求，但是根据其自身的优势，其适合于不同的领域，发挥各自的优势，弥补对方的不足，二者之间最大的区别就是数据的传输速率，这也直接决定了其使用的领域。

三、结束语

从上文的分析中不难看出，我国的无线通信技术发展前景广阔，市场秩序良好，无线通信技术将是未来一段时间内最受欢迎的技术，其自身具有无法比拟的优势，促进了工业自动化的迅速发展，具有广阔的应用前景，潜力很大。相信随着技术的发展，Zigbee技术与uwB技术将会不断地完善和进步，对工业自动化领域将是一大进步，其发展可以更好地推动工业自动化的蓬勃发展。

参考文献：

[1JZigbeeSpecification[OL】.http：//www.zigbee.org.

[2]顾瑞红，张宏科.基于Zigbee的无线网络技术及其应用[J].电子技术应用。2005，（6）：1-5.

[5]谈敏超，田振丽，傅海阳.超宽带下一代的无线技术[J].信息安全与通信保密，2005.