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菲尼克斯工業(yè)通訊產(chǎn)品高級市場工程師 張宏濤


摩莎科技（上海）有限公司無線產(chǎn)品經(jīng)理 鄧波



美國邦納工程國際有限公司產(chǎn)品部高級產(chǎn)品專員 黃胡清

 

美國紅獅控制通訊與無線產(chǎn)品專家王凱

 

    如今，中國的無線通訊技術(shù)在工業(yè)領域運用越來越廣，從原來的有線傳輸轉(zhuǎn)化為無線傳輸是一種質(zhì)的飛躍，同時也體現(xiàn)出我國通訊事業(yè)未來的發(fā)展趨勢。未來工廠中的機器設備將通過網(wǎng)絡連接在一起，利用自動化軟件實現(xiàn)可視化管理。其中重要的一環(huán)就是要實現(xiàn)智能制造設備的互聯(lián)互通，無線技術(shù)作為有線通訊的一種補充方式，在快速互聯(lián)以及布線有難度或成本較高的場合體現(xiàn)出了操作簡便、易于使用和免維護的特點。數(shù)據(jù)顯示，未來3年全球工業(yè)以太網(wǎng)和工業(yè)無線通訊市場的年均增長率為35%，這表明工業(yè)通訊與無線技術(shù)逐漸步入自動化行業(yè)的主流之列。高速發(fā)展的中國自動化市場將推動無線通訊技術(shù)走得更遠。

    自動化博覽：貴公司為用戶提供的“工業(yè)通訊與無線技術(shù)”產(chǎn)品有哪些？有何獨特的優(yōu)勢？

    張宏濤：菲尼克斯電氣不僅是工業(yè)通訊與無線技術(shù)產(chǎn)品的供應商，更是一家可以提供包括PLC、I/O、觸摸屏、軟件等產(chǎn)品在內(nèi)的自動化公司。我們深刻地了解自動化應用中對于工業(yè)通訊與無線技術(shù)的需求，針對性地開發(fā)了一些有特色的產(chǎn)品。對于工業(yè)無線通訊產(chǎn)品如WLAN產(chǎn)品，菲尼克斯電氣的產(chǎn)品具有支持主流工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議（如Profinet、EtherNet/IP），設備可以集群管理、數(shù)據(jù)高速通訊、工作溫度寬等特點。

    鄧波：Moxa已在工業(yè)無線領域深耕多年，提供了諸多可靠性高、技術(shù)領先的產(chǎn)品和解決方案。由于工業(yè)環(huán)境通常非常惡劣，必須承受水、灰塵、電磁干擾/噪聲和極端溫度等諸多考驗。為了迎接這些挑戰(zhàn)，Moxa的戶外無線設備AWK系列支持IP68等級，具有-40℃~75℃的寬溫設計。AWK系列符合鐵路行業(yè)的EN50155和EN50121-1/-4標準，重工行業(yè)的EN61000-6-4和EN61000-6-2標準以及石油天然氣行業(yè)的ATEX Zone 2和UL C1D2標準（AWK-3121），在惡劣的環(huán)境中可以為客戶搭建一個安全可靠的無線局域網(wǎng)。安全降低網(wǎng)絡切換時間是對無線局域網(wǎng)的一個基本要求，Moxa創(chuàng)新的無線漫游技術(shù)可以極大地降低漫游切換時間（低至50ms以下），克服了信息傳輸中連接中斷的問題。Moxa推出的全系列高帶寬工業(yè)無線解決方案，可為各種工業(yè)應用提供基于無線網(wǎng)絡的視頻傳輸。Moxa高帶寬工業(yè)無線產(chǎn)品采用工業(yè)等級設計，具有低延時、無縫漫游等特點，包括支持802.11n的無線局域網(wǎng)，以及滿足HSPA的無線廣域網(wǎng)解決方案，特別適用于對帶寬有迫切需要的應用，如網(wǎng)絡監(jiān)控或視頻傳輸?shù)取?br />
    黃胡清：邦納電子是全球頂尖的自動化技術(shù)專家和整體解決方案提供者。公司擁有四十多年的產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)驗，邦納推出的無線通訊產(chǎn)品具有如下五點優(yōu)勢：（1）采用私有網(wǎng)絡協(xié)議，最大程度保證了網(wǎng)絡安全；（2）采用跳頻擴頻技術(shù)，保證網(wǎng)絡具備優(yōu)良的抗干擾能力；（3）可以兼容眾多廠家的儀器儀表；（4）提供完整全面的儀表信號接入類型；（5）操作使用簡便，十幾分鐘內(nèi)即可快速組網(wǎng)。

    王凱：紅獅旗下的Sixnet RAM9000無線蜂窩RTU，高度集成4G網(wǎng)絡、GPRS/EDGE和TCP/IP技術(shù)，可實現(xiàn)點對點、點對多點等靈活無線組網(wǎng)方式；通訊距離長，可用于各種惡劣的工業(yè)現(xiàn)場；內(nèi)置防火墻，支持為用戶數(shù)據(jù)提供VPN和透明傳輸通道，提供各種路由協(xié)議；自帶多路I/O點，通訊接口十分豐富。紅獅旗下N-Tron的702-W，支持802.11n在內(nèi)的各種無線Wi-Fi協(xié)議，擁有3×3 MIMO天線，傳輸距離長，穿透力強。還支持WDS傳輸模式、WPA/WPA2加密模式、ACL、遠程接入。

    自動化博覽：貴公司的產(chǎn)品目前主要應用在那些行業(yè)？請簡單介紹一個貴公司在“工業(yè)通訊與無線技術(shù)”領域的成功案例。

    鄧波：Moxa工業(yè)無線產(chǎn)品在很多領域都有廣泛應用，如無線行車、AVG小車、機床監(jiān)控等工廠自動化的應用。

    在AGV（自動導引車）系統(tǒng)中Moxa的AWK-1121/1127系列產(chǎn)品發(fā)揮著重要的作用。隨著現(xiàn)代倉儲管理系統(tǒng)的不斷提升，工程人員采用大量的AGV（自動導引車）來替代傳統(tǒng)的人工叉車，這樣可以降低運營成本，也會大大提升效率。為了確保操作運營的可靠性，工程人員要對整個倉庫中的AGV進行管理和監(jiān)控，于是他們采用了一種自動識別和數(shù)據(jù)采集（AIDC）技術(shù)，通過WLAN網(wǎng)絡實現(xiàn)該功能。為了導航和監(jiān)控無人AGV在工作區(qū)通道上的行進情況，必須通過車載傳感器和收發(fā)器進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和發(fā)送。在如此狹小空間的AGV上裝有20多個傳感器和控制器，在系統(tǒng)設計時，每一個組件的尺寸都是必須考慮的重要因素。AWK-1121/1127系列是Moxa具有最小尺寸的工業(yè)級無線客戶端。產(chǎn)品設計緊湊，甚至低于一罐汽水的高度，這樣可以放在AGV中，既不占用空間，也可以有效地整合其他組件，從而實現(xiàn)AGV數(shù)據(jù)的無線通訊。除此之外，AWK-1121/1127系列還支持802.11a/b/g標準，以及Moxa專利的Turbo Roaming?快速漫游切換技術(shù)，可在100ms內(nèi)實現(xiàn)快速切換。產(chǎn)品還具有工業(yè)級IP30外殼，可適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。只需在AGV上安裝一臺AWK-1121，工程人員可以遠程控制AGV的行駛、存儲和檢索貨品，整個過程非常可靠穩(wěn)定，可以創(chuàng)建一個更靈敏、更高效的倉儲維護系統(tǒng)。王凱：紅獅的無線產(chǎn)品在石油石化、水利、電力調(diào)度、市政、冶金等行業(yè)廣泛使用。

    一個知名汽車廠商選用了紅獅N-Tron702無線以太網(wǎng)設備，用于建立工廠生產(chǎn)和調(diào)度系統(tǒng)、倉庫部件傳送系統(tǒng)、用于傳送部件到生產(chǎn)線的自動導引車系統(tǒng)之間的通信。在組裝點上需要的部件必須同步匹配到可供選擇的產(chǎn)品零件型號。電氣噪音、極端震動和溫度需求，包括此類應用的數(shù)據(jù)帶寬需求，都是目前市場中大部分無線設備所無法達到的。紅獅N-Tron702-W IEEE 802.11n無線設備使用多入多出/空分復用型（MIMO/SDM）3根天線，能夠安全保障此類應用的環(huán)境和帶寬需求。并且降低了線纜的費用，部署簡單，滿足實時數(shù)據(jù)需求以及設備的機動性。

    黃胡清：邦納能夠快速響應客戶需求，并提供定制化服務。提供以無線為核心，整合周邊設備的集成化服務。目標客戶涉及石化、冶金、材料、水處理、重型機械以及汽車等。

    目前國家大力推行企業(yè)節(jié)能減排，企業(yè)也逐漸意識到在生產(chǎn)過程中節(jié)約能源消耗對于降低產(chǎn)品成本的重要性。由于企業(yè)的電表、水表、氣表分散在廠區(qū)的各個不同位置，為了將這些信號采集并統(tǒng)一監(jiān)控，就必須因地制宜設計線纜鋪設走向。由于廠區(qū)面積達到十幾平方公里，期間有廠房，管線等各種建筑物。顯然有線方式并不是最簡便經(jīng)濟的方法，此時利用無線方式是一個不錯的選擇。在西部地區(qū)的一個工廠內(nèi)已經(jīng)使用了邦納無線網(wǎng)絡來監(jiān)視全廠主要供水管網(wǎng)中的流量，以便做到科學預結(jié)算。操作使用簡便，可快速組網(wǎng)，抗干擾能力強是邦納無線的優(yōu)勢。與有線方式相比，無線方案幫助用戶節(jié)省了將近55%的預算。

    張宏濤：菲尼克斯電氣的無線產(chǎn)品和技術(shù)目前在電力、水泥、冶金、港口、物流倉儲、風電、石化、汽車等行業(yè)及領域都得到了廣泛的應用，并且獲得了眾多客戶的好評。

    在物流倉儲行業(yè)，菲尼克斯電氣的WLAN5100作為無線通訊設備成功地應用到了自動化立體冷庫中。這個自動化立體冷庫中有幾十條巷道，每條巷道都有1臺軌道車和1臺升降機，當設備運行的時候，地面控制中心、軌道車、升降機三者之間需要進行高速通訊。傳統(tǒng)的解決方案是采用滑觸線或者柔性電纜的方法進行通訊，但無論是滑觸線還是柔性電纜都需要增加特殊的機械結(jié)構(gòu)，并且維護起來都非常麻煩，在冷庫的低溫環(huán)境特性下，維護的難度及成本會更高。客戶選用了菲尼克斯電氣的WLAN5100作為無線通訊設備，其優(yōu)良特性給客戶帶來了眾多收益，如WLAN5100在設備安裝及調(diào)試好之后不需要維護，大大降低了設備使用中的維護成本；WLAN510最低-40℃的工作溫度，無懼冷庫中的低溫環(huán)境，避免無線設備被凍壞而造成非正常的設備停機損失；300Mbps的高速帶寬以及對工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的支持使WLAN5100對高速通訊應付自如，設備可以高節(jié)拍運行，大大提高了生產(chǎn)效率。

    自動化博覽：無線技術(shù)在工業(yè)應用領域日漸成熟，您認為工業(yè)通訊與無線技術(shù)發(fā)展的主要驅(qū)動力是什么？

    黃胡清：制造成本的提高呼喚自動化，要求自動化設備高可靠性和免維護。換言之就是設備開機率要高。而有線網(wǎng)絡連接80%的潛在故障在于通訊電纜磨損和接頭老化，所以無線作為一種無接觸數(shù)據(jù)傳輸方式。很好地滿足了以上應用要求。

    企業(yè)快速運營決策的需要。決策來自于對現(xiàn)場一手數(shù)據(jù)的及時獲取，而面對生產(chǎn)現(xiàn)場海量的數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的低效率離散的獲取方式（例如人工巡檢抄表）顯然是不適合。通訊方式下的數(shù)據(jù)都是以兆、百兆，甚至千兆計算的。

    快速移動互聯(lián)，信息化社會，一切都處于動態(tài)運行中。身處任何地方都要第一時間獲取信息。這就要求有可靠安全的無線接入。張宏濤：高速發(fā)展的廣闊市場是工業(yè)通訊與無線技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動力。有了高速發(fā)展的廣闊市場，大家就愿意去投入人力、物力去研發(fā)、生產(chǎn)、推廣、應用。應用成功了，則會帶來一些新的市場；應用不成功，那么在應用中出現(xiàn)的問題會推動相應的技術(shù)研發(fā)和改進，這樣就形成了一個良性的循環(huán)，工業(yè)通訊與無線技術(shù)就會繼續(xù)高速向前發(fā)展。

    王凱：無線協(xié)議的逐步成熟、無線設備數(shù)量和種類的激增、接入技術(shù)不斷改進、費用的降低等，在這些因素的推動下，無線應用的市場已經(jīng)愈發(fā)完善，很多無線設備制造商躍躍欲試，同時無線服務業(yè)務也被大力推進擴展。以太網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡架構(gòu)已越來越廣泛地應用于自動化工業(yè)領域。

    自動化博覽：您認為在中國自動化領域開拓工業(yè)通訊和無線技術(shù)市場還面臨哪些挑戰(zhàn)？如何應對？

    黃胡清：目前無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)在實際應用過程中，主要存在著以下制約因素，成本：傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的成本是制約其大規(guī)模廣泛應用的重要因素，需根據(jù)具體應用的要求均衡成本、數(shù)據(jù)精度及能量供應時間；功耗：大部分的應用領域需要網(wǎng)絡采用一次性獨立供電系統(tǒng)，因此要求網(wǎng)絡工作能耗低，延長網(wǎng)絡的生命周期，這是擴大應用的重要因素；認知：用戶對應用環(huán)境與無線信號變化之間的關系不理解，會影響到對無線工作穩(wěn)定性的判斷。邦納公司致力于在未來的研究中克服這些因素，使網(wǎng)絡可以應用到更多的領域。

    張宏濤：主要問題在于人們對工業(yè)通訊與無線技術(shù)還不是非常的熟悉，并且對于具體的應用還不是非常有經(jīng)驗。所以目前需要解決的關鍵問題一個是加大工業(yè)通訊和無線技術(shù)的市場推廣力度，使大家更加熟悉和了解這個技術(shù)；另外一個是工業(yè)通訊與無線技術(shù)在各個現(xiàn)場的應用經(jīng)驗還不是非常豐富，需要持續(xù)不斷的積累。

    鄧波：無線網(wǎng)絡所提供的網(wǎng)絡服務非常有效，但它較易受環(huán)境干擾，導致數(shù)據(jù)包丟失過多，重傳頻繁，因此無法應用在那些對網(wǎng)絡延遲較敏感的行業(yè)中。在關鍵的工業(yè)無線應用中，網(wǎng)絡的可用性和可靠性是非常重要的。

    工業(yè)環(huán)境中的EIM/RFI（電磁干擾/ 射頻干擾）通常會導致數(shù)據(jù)在特定頻率的傳輸過程中產(chǎn)生信號錯誤或數(shù)據(jù)丟失。為了解決此類問題，Moxa推出了雙射頻解決方案，可以實質(zhì)性地消除無線干擾對通訊的影響，隨機的干擾能夠同時影響到兩個頻段(2.4GHz和5GHz)的幾率是微乎其微的。為了保證無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的連接安全性，傳輸速率應達到數(shù)兆。由于無線的干擾，實時監(jiān)控過程中會發(fā)生跳幀，屏幕卡死或連接中斷等不良現(xiàn)象。Moxa的無線AP產(chǎn)品通過了國際網(wǎng)絡安全協(xié)會的SafetyNet p認證，提供冗余的無線鏈路，保證實時以太網(wǎng)連接。兩個獨立的RF模塊可以冗余地同時傳輸數(shù)據(jù)，消除頻段切換時數(shù)據(jù)丟包的可能性，重發(fā)數(shù)據(jù)包的請求頻率也顯著降低。此外，Moxa的無線設置支持RSTP協(xié)議的網(wǎng)絡冗余，電源輸入和PoE功能則實現(xiàn)了電源冗余。正因為具有多種冗余機制，可以確保網(wǎng)絡隨時在線。

    自動化博覽：您對中國工業(yè)通訊與無線技術(shù)市場的發(fā)展有怎樣的預期？貴公司未來的發(fā)展方向是什么？

    王凱：中國的無線通訊技術(shù)在工業(yè)領域的運用越來越廣，從原來的有線傳輸轉(zhuǎn)化為無線傳輸是一種質(zhì)的飛躍，同時也體現(xiàn)出我國通訊事業(yè)的發(fā)展趨勢。在全面運用通訊技術(shù)的同時要做好各項準備工作，做好通訊技術(shù)和模式的改革。工廠無線通訊的發(fā)展前景良好，國內(nèi)業(yè)界應該更緊密地關注該項技術(shù)，進行更好的運用和發(fā)展，也能促進我國工業(yè)行業(yè)的長足發(fā)展。

    紅獅無線今后的研究方向主要集中在安全性、可靠性、能耗性、移動漫游、網(wǎng)絡管理以及與其它移動通信系統(tǒng)之間的關系等問題上。其發(fā)展方向有：更高的通訊速率；進一步提高頻譜利用率，增加覆蓋范圍；與其他無線協(xié)議融合，支持高速、移動接入。現(xiàn)場總線的無線傳輸?shù)目尚行哉谠u估，無線通訊技術(shù)將會和現(xiàn)場總線技術(shù)更加緊密結(jié)合。

    鄧波：縱觀測控系統(tǒng)網(wǎng)絡化的發(fā)展歷程，從儀表電氣、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)到無線網(wǎng)絡，我們可以注意到目前無線融入技術(shù)與有線—無線異構(gòu)網(wǎng)絡成為測控網(wǎng)絡化的發(fā)展趨勢，而這也從一方面助推著物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領域的深化發(fā)展。無線通訊技術(shù)能夠在工廠環(huán)境下，為各種智能現(xiàn)場設備、移動機器人以及各種自動化設備之間的通信提供高寬帶的無線數(shù)據(jù)鏈路和靈活的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。目前，無線通訊技術(shù)已經(jīng)從最初的作為有線技術(shù)的補充發(fā)展為無線有線共存，最終將會發(fā)展到實現(xiàn)感知網(wǎng)絡，實現(xiàn)工業(yè)環(huán)境下的物聯(lián)網(wǎng)世界。物聯(lián)網(wǎng)的興起為無線技術(shù)帶來了新的發(fā)展機遇。

    Moxa已在工業(yè)無線領域深耕多年，提供了諸多高可靠的領先產(chǎn)品和解決方案。越來越多的熱點被部署在工業(yè)現(xiàn)場，且需要基于無線網(wǎng)絡提供視頻傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)。這對操作人員帶來更高的要求，因為他們不僅要關注支持高帶寬的無線設備，如802.11n或HSPA產(chǎn)品，還需要考慮構(gòu)建一個穩(wěn)定可靠的工業(yè)無線網(wǎng)絡。為了實現(xiàn)這一點，無線設備必須提供實時通信以及無縫漫游切換的功能，且需要具備工業(yè)等級的設計，以滿足工業(yè)環(huán)境的苛刻需求，Moxa的產(chǎn)品可以實現(xiàn)這一切。

    黃胡清：工廠自動化正步入快速發(fā)展階段，各種工業(yè)總線和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)越來越被用戶所了解并使用。積累了大量的成功應用經(jīng)驗，并且從中受益。無線技術(shù)作為有線通訊的一種補充方式，在快速互聯(lián)以及布線有難度或成本較高的場合體現(xiàn)出了操作簡便，易于使用和免維護的特點。在過程自動化行業(yè)，盡管有部分企業(yè)使用了工業(yè)總線通訊，但是大部分出于安全考慮依舊以傳統(tǒng)的導線傳送信號，這預示著中國的無線技術(shù)市場還有十分廣闊的發(fā)展空間。倡導有限度地提供以無線為核心、整合周邊設備的集成化服務將是邦納未來的發(fā)展方向。

    摘自《自動化博覽》3月刊