自动控制领域,传输数据速度最快、距离最远的通讯方式有哪些?

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1.光纤通信

Beckhoff 光纤总线系统具有极为优秀的抗 EMI 性能,数据流快速带宽非常宽。速度快距离远。数据传输速率达到10gb/s,还可以提高。但是工业很少用到这么高。

2.以太网通信

以太网悄悄进入了控制领域,产生了一个新的通信名称工业以太网,以太网技术一出现,近年来其势头更是盖过了现场总线。数据传输速率达到1Gbit/s  

3.CAN通信

CANopen 可在即使相对较低的数据传输速率时也能实现较短的系统响应时间。最高可达到1Mbit/s

4.485通信

Modbus 是一种基于主/从结构的开放式串行通讯协议。可非常轻松地在所有类型的串行接口上实现,已被广泛接受。100Kbit/s才能保证远距离传输

5.在它们之中有很多分支,出现不同的通信协议,不同场合,速率也不一样。


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几种主流通讯方式的传输速率比较:

1.GPRS概述:

  GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的简称,它突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式,只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换,这种改造的投入相对来说并不大,但得到的用户数据速率却相当可观。GPRS(General Packet Radio Service)是一种以全球手机系统(GSM)为基础的数据传输技术,可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同,是以封包(Packet)式来传输,因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算,并非使用其整个频道,理论上较为便宜。

  GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。而且,因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器,所以连接及传输都会更方便容易。如此,使用者既可联机上网,参加视讯会议等互动传播,而且在同一个视讯网络上(VRN)的使用者,甚至可以无需通过拨号上网,而持续与网络连接。

2.zigbee 无线通信技术:

Zigbee是一种短距离、低功耗的无线通信技术名称。这一名称来源与蜜蜂的八字舞。其特点是近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。

Zigbee自身的技术优势:

①低功耗。在低耗电待机模式下,2 节5 号干电池可支持1个节点工作6~24个月,甚至更长。这是Zigbee的突出优势。相比较,蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。

②低成本。通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10) ,降低了对通信控制器的要求,按预测分析,以8051的8位微控制器测算,全功能的主节点需要32KB代码,子功能节点少至4KB代码,而且Zigbee免协议专利费。每块芯片的价格大约为2 美元。

③ 低速率。Zigbee工作在20~250 kbps的较低速率,分别提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps (915 MHz)和20kbps(868 MHz) 的原始数据吞吐率,满足低速率传输数据的应用需求。

④近距离。传输范围一般介于10~100 m 之间,在增加RF 发射功率后,亦可增加到1~3 km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远。

⑤短时延。Zigbee 的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15 ms ,节点连接进入网络只需30 ms ,进一步节省了电能。相比较,蓝牙需要3~10 s、WiFi 需要3 s。

⑥高容量。Zigbee 可采用星状、片状和网状网络结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254 个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成65000 个节点的大网。

⑦高安全。Zigbee 提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL) 防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES 128) 的对称密码,以灵活确定其安全属性。

⑧免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗( ISM) 频段,2. 4 GHz (全球) 、915 MHz(美国) 和868 MHz(欧洲) 。

Zigbee 的应用前景

Zigbee 并不是用来与蓝牙或者其他已经存在的标准竞争,它的目标定位于现存的系统还不能满足其需求的特定的市场,它有着广阔的应用前景。Zigbee 联盟预言在未来的四到五年,每个家庭将拥有50 个Zigbee 器件,最后将达到每个家庭150 个。据估计,到2007 年,Zigbee 市场价值将达到数亿美元。其应用领域主要包括:◆家庭和楼宇网络:空调系统的温度控制、照明的自动控制、窗帘的自动控制、煤气计量控制、家用电器的远程控制等;

◆工业控制:各种监控器、传感器的自动化控制;

◆商业:智慧型标签等;

◆公共场所:烟雾探测器等;

◆农业控制:收集各种土壤信息和气候信息;

◆医疗:老人与行动不便者的紧急呼叫器和医疗传感器等。

3.数传电台 :

数传电台(data radio)是指借助DSP 技术和无线电技术实现的高性能专业数据传输电台。数传电台的使用从最早的按键电码、电报、模拟电台加无线MODEM,发展到目前的数字电台和DSP、软件无线电;传输信号也从代码、低速数据(300~1200bps)到高速数据(N*64K~N*E1),可以传输包括遥控遥测数据、数字化语音、动态图像等业务。目前使用的数据传输电台,主要有模拟电台加MODEM、数字电台、网络图像电台等。

数字电台是数字式无线数据传输电台的简称。即采用数字信号处理、数字调制解调、具有前向纠错、均衡软判决等功能的无线数据传输电台。区别与模拟调频电台加MODEM的模拟式数传电台,数字电台提供透明RS232接口,传输速率达19.2Kbps,收发转换时间小于10ms,具有场强、温度、电压等指示,误码统计、状态告警、网络管理等功能。

无线数传电台作为一种通讯媒介,与光纤、微波、明线一样,有一定的适用范围:它提供某些特殊条件下专网中监控信号的实时、可靠的数据传输,具有成本低、安装维护方便、绕射能力强、组网结构灵活、覆盖范围远的特点,适合点多而分散、地理环境复杂等场合。在很多专网领域有广泛的应用。

应 用范围:

电力

电气SCADA(监控和数据采集)是一个广阔的市场,包括发电系统、配电自动化、电量管理系统等等。适合用无线电控制的装置,包括杆顶自动开关装置、断路器、电容器组等,尤其是10千伏变压器的监控,其数量十分巨大,为无线数传电台的应用开辟了广阔的空间,因为点多而分散的10KV配变站,恰恰十分适宜数传电台的使用,这一情况在部分省市已经得到了验证。

油田、煤矿

油田、煤矿等地理环境复杂。油井分布较广,采用人工监控设备和数据采集十分不便,实时性差,有线传输也不方便。无线数传电台是非常理想的数据传输手段,提供实时可靠的监控数据。

水文监控、气象、环保水利、气象等部门需要自动采集雨量、水位、流量、蒸发量、空气质量等水文、环境参数的地方,特别适用于偏远山区、地势险要的水文站、监测点。

城市水处理、集中供热等市政工程

水处理远程实时监控系统是用现代化的通讯技术、计算机技术和自动监测仪器,对各远端设备及水质、流量等参数进行远程实时监控,实现了水处理的自动化、信息化、网络化。城市供热联网,各片区热力站等逐步要求无人职守,采用无线传输数据是理想又经济的方式。

此外无线数传电台还可广泛应用于铁路监控、报警系统、现代工业设施、灌溉、森林等系统或设施中的数据传输。

4.工业以太网 :

工业以太网是基于IEEE 802.3 (Ethernet)的强大的区域和单元网络。利用工业以太网,SIMATIC NET 提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。

----企业内部互联网(Intranet),外部互联网(Extranet),以及国际互联网(Internet) 提供的广泛应用不但已经进入今天的办公室领域,而且还可以应用于生产和过程自动化。继10M波特率以太网成功运行之后,具有交换功能,全双工和自适应的100M波特率快速以太网(Fast Ethernet,符合IEEE 802.3u 的标准)也已成功运行多年。采用何种性能的以太网取决于用户的需要。通用的兼容性允许用户无缝升级到新技术。

为用户带来的利益

----市场占有率高达80%,以太网毫无疑问是当今LAN(局域网)领域中首屈一指的网络。以太网优越的性能,为您的应用带来巨大的利益:

通过简单的连接方式快速装配。

通过不断的开发提供了持续的兼容性,因而保证了投资的安全。

通过交换技术提供实际上没有限制的通讯性能。

各种各样联网应用,例如办公室环境和生产应用环境的联网。

通过接入WAN(广域网)可实现公司之间的通讯,例如,ISDN 或Internet 的接入。

----SIMATIC NET基于经过现场应用验证的技术,SIMATIC NET已供应多于400,000个节点,遍布世界各地,用于严酷的工业环境,包括有高强度电磁干扰的区域。


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