隨著(zhù)工業(yè)無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的問(wèn)世及隨之而來(lái)的技術(shù)革新及機遇，無(wú)線(xiàn)設備在生產(chǎn)制造行業(yè)的市場(chǎng)得到了迅速的擴張。在工業(yè)控制領(lǐng)域，無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)正成為繼現場(chǎng)總線(xiàn)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)后的又一個(gè)熱點(diǎn)。

    迅速崛起的工業(yè)無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)

    調查顯示，全球工業(yè)無(wú)線(xiàn)通訊市場(chǎng)規模已經(jīng)超過(guò)13億美元，并會(huì )在未來(lái)的幾年中持續保持15%左右的年增長(cháng)水平。無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)無(wú)疑將對新老生產(chǎn)設備及工藝流程的自動(dòng)化改造產(chǎn)生深遠的影響。

    無(wú)線(xiàn)通訊作為當今世界最具活力的新興技術(shù)之一，具有有線(xiàn)技術(shù)無(wú)法或很難取代的優(yōu)勢，并且已經(jīng)逐步滲透到工業(yè)控制的各個(gè)環(huán)節。在中國，無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的優(yōu)勢同樣被業(yè)界所認可與接受，應用也越來(lái)越普及，市場(chǎng)正在蓬勃發(fā)展。國內的一些高校如清華大學(xué)、浙江大學(xué)等，研究單位如中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所都開(kāi)展了無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )應用于工業(yè)自動(dòng)化控制的研發(fā)，并取得了一定的成果。

    根據Venture Development Corporation（VDC）公司的調查顯示，2006年全球在工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)方面的花費由2003年的7500萬(wàn)美元增長(cháng)到超過(guò)1.83億美元。而近年來(lái)，國際主流自動(dòng)化供應商與專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)商所推出的無(wú)線(xiàn)技術(shù)與產(chǎn)品層出不窮，無(wú)線(xiàn)傳輸進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域的趨勢無(wú)可質(zhì)疑。由于能在靈活性、電纜減少帶來(lái)的成本減少以及關(guān)鍵信息拓展測試等方面帶來(lái)大量好處，無(wú)線(xiàn)解決方案正在融入工業(yè)應用領(lǐng)域。

    美國能源部的一項研究顯示，傳感器的改善能夠節約10％的能源，無(wú)線(xiàn)技術(shù)顯然是改善工業(yè)環(huán)境的最佳選擇，而且它還可以節約相應的配線(xiàn)維護費用。因此，美國能源部將工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)列為實(shí)現到2020年美國工業(yè)整體能耗降低5％目標的主要技術(shù)手段之一。另?yè)ensicast Systems與B&B Electronics聯(lián)合組織的最新調查顯示，53%的受訪(fǎng)者正計劃于未來(lái)12個(gè)月中采用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )，相比于2005年1月進(jìn)行的同類(lèi)調查，增長(cháng)了8個(gè)百分比?？梢?jiàn)在工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)，最終用戶(hù)和系統集成商對無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)表現出了越發(fā)濃郁的興趣。

    當前重要的工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)發(fā)展方向是通信協(xié)議的標準化。對于可用于現場(chǎng)設備層的無(wú)線(xiàn)短程網(wǎng)，采用的主流協(xié)議是ieee 802.15.4（zigbee），對于大數據容量的短程無(wú)線(xiàn)通信，則是ieee 802.15.3，而對于適應較大傳輸覆蓋面和較大信息傳輸量的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)，采用的是ieee 802.11系列。其中應用的重點(diǎn)是無(wú)線(xiàn)短程網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)。

    由于無(wú)線(xiàn)技術(shù)能在眾多方面帶來(lái)大量好處，無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域為大勢所趨。然而，一些行業(yè)采用無(wú)線(xiàn)技術(shù)的比率一直低迷。全國工業(yè)過(guò)程測量和控制標準化技術(shù)委員會(huì )副主任委員劉楓教授指出，目前無(wú)線(xiàn)的應用主要停留在應用層，作為有線(xiàn)傳輸的補充。這主要是由于終端用戶(hù)面臨巨大挑戰和使用無(wú)線(xiàn)技術(shù)帶來(lái)的風(fēng)險等造成的，包括產(chǎn)品的可靠性、保密和安全性等。其中，無(wú)線(xiàn)技術(shù)的安全性、可靠性、性?xún)r(jià)比以及無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應用方案，是我國用戶(hù)普遍關(guān)心的話(huà)題。

    工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)的應用有待沖破阻力

    盡管無(wú)線(xiàn)通信及相關(guān)技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始大量應用于商業(yè)與民用環(huán)境中，但是全球市場(chǎng)研究公司IMS Research對工廠(chǎng)自動(dòng)化的最新調查研究顯示依然存在一些問(wèn)題阻礙了無(wú)線(xiàn)技術(shù)更為廣泛的應用。專(zhuān)家指出，無(wú)線(xiàn)技術(shù)在工業(yè)應用的最終實(shí)現，還需要解決成本、解決方案定制化和安全方面等一系列問(wèn)題。

    IMS Research認為阻礙藍牙發(fā)展的最大障礙是成本問(wèn)題，Forward Concepts公司則預測無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)設備的平均銷(xiāo)售價(jià)格將下降23%。隨著(zhù)成本問(wèn)題的下降，對阻礙工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)發(fā)展的實(shí)質(zhì)原因的探討開(kāi)始提上議程。

    現今，機器制造商和最終用戶(hù)采用無(wú)線(xiàn)通信的最大障礙在于無(wú)線(xiàn)通信的可靠性。重型機械的使用有可能會(huì )中斷無(wú)線(xiàn)信號，工廠(chǎng)自動(dòng)化中，收集可靠、詳盡的機器數據的重要性加劇，目前來(lái)看有線(xiàn)解決方案還是最佳的選擇。

    當前的無(wú)線(xiàn)技術(shù)以TCP/IP為基礎，根據設計，它可在無(wú)連接及不可靠的通信網(wǎng)絡(luò )基礎設施中以全力交付模式傳輸數據包。該傳輸控制協(xié)議使得在不可靠的因特網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò )上實(shí)現以連接為導向的可靠傳輸成為可能。然而，IP網(wǎng)絡(luò )在出現傳輸錯誤時(shí)或在網(wǎng)絡(luò )阻塞階段會(huì )丟失數據包，而又不通知上層協(xié)議。

    雖然TCP/IP提供了任意網(wǎng)絡(luò )條件下的可調節性，但它也在數據包交付時(shí)間上帶來(lái)了極大的差異，此差異也稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò )等待時(shí)間。而對于大多數工業(yè)應用來(lái)說(shuō)，上述延遲是不能接受的。由于基于因特網(wǎng)的各個(gè)協(xié)議都不能真正滿(mǎn)足工業(yè)應用的要求，當前各廠(chǎng)商提供的無(wú)線(xiàn)解決方案就只能作為工作區解決方案（是將標準協(xié)議包裹在專(zhuān)利技術(shù)協(xié)議之外），從而使得各公司只能局限于單一的銷(xiāo)售商，而不能從價(jià)格和特性的競爭中受益。

    安全性是無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)有待解決的另一大問(wèn)題。由于所有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )都以空氣作為傳輸數據的介質(zhì)，因此容易受到竊聽(tīng)。各公司必須采取適當的加密機制以保護敏感數據，特別是其知識產(chǎn)權。加密數據的密鑰必須定期更新，這在人員配置和可能的停機時(shí)間方面提出了巨大挑戰。

    除此以外，來(lái)自其他無(wú)線(xiàn)設備的干擾以及對其他無(wú)線(xiàn)設備造成干擾成為阻礙無(wú)線(xiàn)技術(shù)在工業(yè)應用最終實(shí)現的又一個(gè)難問(wèn)題。由于當前的無(wú)線(xiàn)技術(shù)使用工業(yè)、科學(xué)和醫療頻帶，因此系統須同其他無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )并存。由于同915 MHz相比利用較低，5.8 GHz相比節約成本，因此系統通常使用2.4 GHz的范圍，這也是藍牙和其他IEEE 802.11技術(shù)工作的范圍。

    另一方面，工廠(chǎng)自動(dòng)化中的保守派也限制了無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )的建立，既然有線(xiàn)的還能用，為什么要換成無(wú)線(xiàn)的呢？話(huà)雖如此，還是有越來(lái)越多的公司加入到無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品應用行列中來(lái)，開(kāi)始專(zhuān)門(mén)定制工廠(chǎng)環(huán)境下堅固耐用的無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品。這些公司通過(guò)選用正確的基礎設施和無(wú)線(xiàn)技術(shù)，提高其工業(yè)網(wǎng)絡(luò )的性能。無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品價(jià)格下降同樣促進(jìn)公司將有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )轉化為無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，或兩者同時(shí)使用。尤其是在現在的經(jīng)濟形勢下，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的初期投入要低于有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)污水處理廠(chǎng)從離中控室幾百米的地方汲水，用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )能節省大量的費用。狀況監視應用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )同樣能減少部件費用，例如用于監視旋轉功能的集電環(huán)在無(wú)線(xiàn)條件下就無(wú)須購買(mǎi)，可以用一個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器代替。

    根據預測，到2013年，全球工廠(chǎng)自動(dòng)化中的無(wú)線(xiàn)通信系統應用將每年增加約40%。在某種程度上，增長(cháng)將由自動(dòng)化元件供應商促進(jìn)完成。他們已經(jīng)逐步認識到無(wú)線(xiàn)技術(shù)將是下一個(gè)技術(shù)騰飛的基礎，大大提升工廠(chǎng)效能與保證用戶(hù)的安全?，F在機械制造商和最終用戶(hù)需要考慮的問(wèn)題是，如何去選擇最為適合的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )應用，以保證利潤的最大化。