自動控制領域,傳輸數據速度最快、距離最遠的通訊方式有哪些?

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1.光纖通信

Beckhoff 光纖總線系統具有極為優秀的抗 EMI 性能,數據流快速帶寬非常寬。速度快距離遠。數據傳輸速率達到10gb/s,還可以提高。但是工業很少用到這麼高。

2.以太網通信

以太網悄悄進入了控制領域,產生了一個新的通信名稱工業以太網,以太網技術一出現,近年來其勢頭更是蓋過了現場總線。數據傳輸速率達到1Gbit/s  

3.CAN通信

CANopen 可在即使相對較低的數據傳輸速率時也能實現較短的系統響應時間。最高可達到1Mbit/s

4.485通信

Modbus 是一種基於主/從結構的開放式串行通訊協議。可非常輕鬆地在所有類型的串行接口上實現,已被廣泛接受。100Kbit/s才能保證遠距離傳輸

5.在它們之中有很多分支,出現不同的通信協議,不同場合,速率也不一樣。


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幾種主流通訊方式的傳輸速率比較:

1.GPRS概述:

  GPRS是通用分組無線業務(General Packet Radio Service)的簡稱,它突破了GSM網只能提供電路交換的思維方式,只通過增加相應的功能實體和對現有的基站系統進行部分改造來實現分組交換,這種改造的投入相對來說並不大,但得到的用戶數據速率卻相當可觀。GPRS(General Packet Radio Service)是一種以全球手機系統(GSM)為基礎的數據傳輸技術,可說是GSM的延續。GPRS和以往連續在頻道傳輸的方式不同,是以封包(Packet)式來傳輸,因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算,並非使用其整個頻道,理論上較為便宜。

  GPRS的傳輸速率可提升至56甚至114Kbps。而且,因為不再需要現行無線應用所需要的中介轉換器,所以連接及傳輸都會更方便容易。如此,使用者既可聯機上網,參加視訊會議等互動傳播,而且在同一個視訊網絡上(VRN)的使用者,甚至可以無需通過撥號上網,而持續與網絡連接。

2.zigbee 無線通信技術:

Zigbee是一種短距離、低功耗的無線通信技術名稱。這一名稱來源與蜜蜂的八字舞。其特點是近距離、低複雜度、低功耗、低數據速率、低成本。主要適合用於自動控制和遠程控制領域,可以嵌入各種設備。

Zigbee自身的技術優勢:

①低功耗。在低耗電待機模式下,2 節5 號乾電池可支持1個節點工作6~24個月,甚至更長。這是Zigbee的突出優勢。相比較,藍牙能工作數週、WiFi可工作數小時。

②低成本。通過大幅簡化協議(不到藍牙的1/10) ,降低了對通信控制器的要求,按預測分析,以8051的8位微控制器測算,全功能的主節點需要32KB代碼,子功能節點少至4KB代碼,而且Zigbee免協議專利費。每塊芯片的價格大約為2 美元。

③ 低速率。Zigbee工作在20~250 kbps的較低速率,分別提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps (915 MHz)和20kbps(868 MHz) 的原始數據吞吐率,滿足低速率傳輸數據的應用需求。

④近距離。傳輸範圍一般介於10~100 m 之間,在增加RF 發射功率後,亦可增加到1~3 km。這指的是相鄰節點間的距離。如果通過路由和節點間通信的接力,傳輸距離將可以更遠。

⑤短時延。Zigbee 的響應速度較快,一般從睡眠轉入工作狀態只需15 ms ,節點連接進入網絡只需30 ms ,進一步節省了電能。相比較,藍牙需要3~10 s、WiFi 需要3 s。

⑥高容量。Zigbee 可採用星狀、片狀和網狀網絡結構,由一個主節點管理若干子節點,最多一個主節點可管理254 個子節點;同時主節點還可由上一層網絡節點管理,最多可組成65000 個節點的大網。

⑦高安全。Zigbee 提供了三級安全模式,包括無安全設定、使用接入控制清單(ACL) 防止非法獲取數據以及採用高級加密標準(AES 128) 的對稱密碼,以靈活確定其安全屬性。

⑧免執照頻段。採用直接序列擴頻在工業科學醫療( ISM) 頻段,2. 4 GHz (全球) 、915 MHz(美國) 和868 MHz(歐洲) 。

Zigbee 的應用前景

Zigbee 並不是用來與藍牙或者其他已經存在的標準競爭,它的目標定位於現存的系統還不能滿足其需求的特定的市場,它有著廣闊的應用前景。Zigbee 聯盟預言在未來的四到五年,每個家庭將擁有50 個Zigbee 器件,最後將達到每個家庭150 個。據估計,到2007 年,Zigbee 市場價值將達到數億美元。其應用領域主要包括:◆家庭和樓宇網絡:空調系統的溫度控制、照明的自動控制、窗簾的自動控制、煤氣計量控制、家用電器的遠程控制等;

◆工業控制:各種監控器、傳感器的自動化控制;

◆商業:智慧型標籤等;

◆公共場所:煙霧探測器等;

◆農業控制:收集各種土壤信息和氣候信息;

◆醫療:老人與行動不便者的緊急呼叫器和醫療傳感器等。

3.數傳電臺 :

數傳電臺(data radio)是指藉助DSP 技術和無線電技術實現的高性能專業數據傳輸電臺。數傳電臺的使用從最早的按鍵電碼、電報、模擬電臺加無線MODEM,發展到目前的數字電臺和DSP、軟件無線電;傳輸信號也從代碼、低速數據(300~1200bps)到高速數據(N*64K~N*E1),可以傳輸包括遙控遙測數據、數字化語音、動態圖像等業務。目前使用的數據傳輸電臺,主要有模擬電臺加MODEM、數字電臺、網絡圖像電臺等。

數字電臺是數字式無線數據傳輸電臺的簡稱。即採用數字信號處理、數字調製解調、具有前向糾錯、均衡軟判決等功能的無線數據傳輸電臺。區別與模擬調頻電臺加MODEM的模擬式數傳電臺,數字電臺提供透明RS232接口,傳輸速率達19.2Kbps,收發轉換時間小於10ms,具有場強、溫度、電壓等指示,誤碼統計、狀態告警、網絡管理等功能。

無線數傳電臺作為一種通訊媒介,與光纖、微波、明線一樣,有一定的適用範圍:它提供某些特殊條件下專網中監控信號的實時、可靠的數據傳輸,具有成本低、安裝維護方便、繞射能力強、組網結構靈活、覆蓋範圍遠的特點,適合點多而分散、地理環境複雜等場合。在很多專網領域有廣泛的應用。

應 用範圍:

電力

電氣SCADA(監控和數據採集)是一個廣闊的市場,包括髮電系統、配電自動化、電量管理系統等等。適合用無線電控制的裝置,包括杆頂自動開關裝置、斷路器、電容器組等,尤其是10千伏變壓器的監控,其數量十分巨大,為無線數傳電臺的應用開闢了廣闊的空間,因為點多而分散的10KV配變站,恰恰十分適宜數傳電臺的使用,這一情況在部分省市已經得到了驗證。

油田、煤礦

油田、煤礦等地理環境複雜。油井分佈較廣,採用人工監控設備和數據採集十分不便,實時性差,有線傳輸也不方便。無線數傳電臺是非常理想的數據傳輸手段,提供實時可靠的監控數據。

水文監控、氣象、環保水利、氣象等部門需要自動採集雨量、水位、流量、蒸發量、空氣質量等水文、環境參數的地方,特別適用於偏遠山區、地勢險要的水文站、監測點。

城市水處理、集中供熱等市政工程

水處理遠程實時監控系統是用現代化的通訊技術、計算機技術和自動監測儀器,對各遠端設備及水質、流量等參數進行遠程實時監控,實現了水處理的自動化、信息化、網絡化。城市供熱聯網,各片區熱力站等逐步要求無人職守,採用無線傳輸數據是理想又經濟的方式。

此外無線數傳電臺還可廣泛應用於鐵路監控、報警系統、現代工業設施、灌溉、森林等系統或設施中的數據傳輸。

4.工業以太網 :

工業以太網是基於IEEE 802.3 (Ethernet)的強大的區域和單元網絡。利用工業以太網,SIMATIC NET 提供了一個無縫集成到新的多媒體世界的途徑。

----企業內部互聯網(Intranet),外部互聯網(Extranet),以及國際互聯網(Internet) 提供的廣泛應用不但已經進入今天的辦公室領域,而且還可以應用於生產和過程自動化。繼10M波特率以太網成功運行之後,具有交換功能,全雙工和自適應的100M波特率快速以太網(Fast Ethernet,符合IEEE 802.3u 的標準)也已成功運行多年。採用何種性能的以太網取決於用戶的需要。通用的兼容性允許用戶無縫升級到新技術。

為用戶帶來的利益

----市場佔有率高達80%,以太網毫無疑問是當今LAN(局域網)領域中首屈一指的網絡。以太網優越的性能,為您的應用帶來巨大的利益:

通過簡單的連接方式快速裝配。

通過不斷的開發提供了持續的兼容性,因而保證了投資的安全。

通過交換技術提供實際上沒有限制的通訊性能。

各種各樣聯網應用,例如辦公室環境和生產應用環境的聯網。

通過接入WAN(廣域網)可實現公司之間的通訊,例如,ISDN 或Internet 的接入。

----SIMATIC NET基於經過現場應用驗證的技術,SIMATIC NET已供應多於400,000個節點,遍佈世界各地,用於嚴酷的工業環境,包括有高強度電磁干擾的區域。


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