24、工厂车间无线局域网技术：挑战与应对策略

工厂车间无线局域网技术：挑战与应对策略

1. 引言

无线通信系统已广泛应用于众多领域，无线电话、蜂窝系统成为日常生活的重要部分，无线局域网（WLAN）技术也日益成为访问商业和个人数据的主要方式。无线技术成功的关键在于大幅减少了布线需求，使计算机和用户能够真正实现移动性，既节省了成本，又催生了新的应用。

在工厂中，WLAN技术有诸多应用场景：
- 为涉及移动子系统（如自动运输车辆、机器人或转盘）的分布式控制应用提供通信服务。
- 在易燃易爆区域或有腐蚀性化学品的环境中实现分布式控制系统。
- 由于减少了电缆重新安装的工作量，工厂的频繁重新配置变得更加容易。
- 用于移动工厂诊断系统以及现场编程和配置的无线站点。

然而，在工厂车间采用WLAN技术也会遇到一些问题。一方面，工业应用对可靠性和时序有严格要求（硬实时）；另一方面，无线信道的错误率随时间变化，有时还相当高。此外，将无线和有线站点集成到一个网络（混合系统）中也存在挑战，这需要设计适用于有线和无线领域的互操作协议。同时，使用无线技术还会带来安全、干扰和移动性管理等问题。

2. 无线工业通信与无线现场总线：挑战与问题

2.1 系统方面

无线现场总线系统的运行环境与有线系统相似，通常有少量到中等数量的站点分布在地理范围较小的区域，站点间距离不超过100米。有线现场总线系统的比特率从数百千比特每秒到数十兆比特每秒不等，无线现场总线系统也应具备类似的比特率。

无线收发器需要满足电磁兼容性要求，不仅要限制辐射功率和频率，还需对强磁场和电磁噪声进行屏蔽。但现成的无线收发器（如商用IEEE 802.11硬件）通常是为