WiFi(模塊)在工業測控中的應用目錄發展前景WiFi技術WiFi（模塊）在工業測控中的應用WiFi在工業測控應用中的技術挑戰總結發展前景發展前景工業以太網現場總線儀表電氣無線網絡工業測控網絡的發展歷程發展前景現代測控系統設計思想是:要完全適應現代測控設備的需求;滿足工業常用標準信號的遠程傳輸;要在復雜、多變、惡劣的現場環境下安全穩定地運行;便于安裝、使用、管理和重組。可以看到，將有線與無線網絡技術集成實現異構的工業測控網絡是測控網絡的新發展趨勢，這也將會推動無線網絡技術在工業現場測控領域的發展。為了適應測控環境的多樣性、多變性和復雜性，將有線與無線網絡技術集成實現異構的工業測控網絡是測控網絡的新發展趨勢，這也將會推動無線網絡技術在工業現場測控領域的發展。WiFi技術無線通信網絡技術無線通信網絡技術在工業現場中的應用已成為繼現場總線與工業以太網之后的又一個熱點技術,它通過藍牙通訊、紅外通訊、WIFI、無線射頻識別技術（RFID）等無線通信技術傳遞工業生產現場的信息,能夠在工廠環境下為各種智能現場設備、移動機器人以及各種自動化設備之間的通信提供高帶寬的無線數據鏈路和靈活的網絡拓撲結構。工業企業對無線網絡的需求從最簡單的形式來看,無線通信網絡在工業現場中的應用就是用無線連接取代銅導線來傳輸工業過程中的監視和控制信息,如液位、壓力、溫度、流量、開/關狀態和報警信息等。可以快速低成本地建立起工作現場的網絡;可以很容易的根據應用的改變,對工廠的網絡進行快速重新配置和拓撲改變,無需涉及耗時耗費的布線工作;可以實現與設備的動態數據通信,現場實現設備的配置和測試,。有效地解決一些工業現場,設備或環境禁止、限制使用電纜或很難使用電纜,有線網絡很難發揮作用的困境,使得用戶可以在以前無法到達的地方安裝網絡,獲得監視、測量等操作能力,從而方便靈活地使用移動設備.為企業節約大量的電纜和布線成本為工廠管理提供了高度的靈活性擴展工業網絡的應用范圍什么是WiFi？WiFi技術WiFi全稱WirelessFidelity，又叫無線保真技術,是一種短程無線傳輸技術，能夠在數百英尺范圍內支持互聯網接入的無線電信號。它包括IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n等標準，又稱802.11標準，是IEEE定義的一個無線網絡通信的工業標準，使用的是2.4GHz附近的頻段。該標準可提供11Mb/s的數據速率,還能夠根據情況的變化,在11Mb/s、5.5Mb/s、2Mb/s、1Mb/s的不同速率之間自動切換。目前絕大部分無線網卡是基于802.11b標準的。WiFi技術WiFi的優點：無線電波的覆蓋范圍廣，基于藍牙技術的電波覆蓋范圍非常小，半徑大約只有50英尺左右，約合15米，而WiFi的半徑則可達300英尺左右，約合100米。雖然由WiFi技術傳輸的無線通信質量不是很好，數據安全性能比藍牙差一些，傳輸質量也有待改進，但傳輸速度非常快，可以達到11Mbps。進入該領域的門檻比較低，并且具備方便與現有的有線以太網絡整合的優點，組網的成本更低。其網絡只需安裝一定數量的無線接入點(AccessPoint)就可以滿足指定區域信號的覆蓋。近年來，WiFi技術在智能家居、工業控制、移動手持設備等嵌入式環境中需求日益增多。WiFi（模塊）在工業測控中的應用WiFi（模塊）在工業測控中的應用WiFi模塊實物參考WiFi（模塊）在工業測控中的應用WiFi模塊的優勢：隨著無線網絡的不斷興起和發展，近年來WiFi模塊的應用領域相當廣泛！但是WiFi模塊畢竟是一高頻性質的產品，它在生產設計的時候會有一些莫名其妙的現象和問題，讓一些沒有高頻設計經驗的工程師費勁心思，有相關經驗的從業人員，往往也是需要借助昂貴的設備來協助分析！對于WiFi部分的處理，有直接把WiFi部分Layout到PCB主板上去的設計，這種設計，需要勇氣和技術，因為本身模塊的價格不高，主板對應的產品價格不菲，當有WiFi部分產生的問題，調試更換比較麻煩，直接報廢可惜；所以很多設計都愿意采用模塊化的WiFi部分，這樣可以直接讓WiFi部分模塊化，處理起來方便，而且模塊可以直接拆卸，對于產品的設計風險和具體的耗損也有很大幫助。WiFi（模塊）在工業測控中的應用硬件設計需求主要考慮以下幾個方面：通信接口方面：近年來基本是采用UART接口形式，PCIE和SDIO的也有少部分，PCIE的市場份額應該不大，多合一的價格昂貴，而且實用性不強，集成的很多功能都不會使用，其實也是一種浪費。供電方面：多數是直接采用3.3V供電，有的也會利用主板設計中的電源共享，用5V供電轉換為3.3V。天線的處理形式：可以有內置的PCB板載天線或者陶瓷天線；也可以通過I-PEX接頭，連接天線延長線，然后讓天線外置。規格尺寸方面：這個可以根據具體的天線設計要求，通常是40*20MM左右的設計多點(基本是板載天線和陶瓷天線多，也有外置天線接頭)。跟外設硬件連接的形式:可以直接SMT,也可以通過2.54的排針來做插件連接(這種組裝/維修方便)。WiFi（模塊）在工業測控中的應用系統總體結構WiFi（模塊）在工業測控中的應用在工業現場中，通過在原有的有線以太網測控系統中融入WiFi無線技術實現數據通信來滿足實際需求，那么就需要設計實現WiFi無線終端和WiFi無線接入點。WiFi無線終端通過SPI總線與現場設備通信。系統所設計的節點能夠通過SPI接口讀取工業現場的傳感器、檢測器、PLC等設備數據，通過WiFi無線模塊實時地將數據發送給WiFi無線接入點，然后上傳至主站PLC。WiFi（模塊）在工業測控中的應用無線終端節點硬件設計：其硬件主要包括核心處理器，電源電路，WiFi無線模塊，SPI，LED指示燈，軟硬件復位電路。WiFi（模塊）在工業測控中的應用核心處理器采用的是Atmel公司的AT91RM9200處理器。AT91RM9200微處理器外擴了FLASH存儲器和SDRAM存儲器，前者存放程序運行的代碼，而后者儲存現場采集到的數據。當任務運行時，程序代碼將從FLASH存儲器復制到SDRAM存儲器中運行，提高系統速度。復位電路包括硬件復位電路和軟件復位電路，硬件復位采用IMP811S芯片，能保證其可靠復位；軟件復位電路采用最簡單的RC復位電路，軟件復位主要用來恢復初始設置。串口主要用來調試程序。WiFi（模塊）在工業測控中的應用SPI是一種串行同步通信協議，由一個主設備和一個或多個從設備組成，主設備啟動一個與從設備的同步通信，從而完成數據的交換。SPI總線通信是基于主從模式，使用4條線：主機輸出/從機輸入線（MOSI）主機輸入/叢機輸出線（MISO）串行時鐘線（SCK）低電平有效的叢機選擇線（SS）。WiFi無線終端作為主機與現場設備通信，可以通過SPI總線掛載多個設備。WiFi（模塊）在工業測控中的應用嵌入式軟件設計：操作系統的移植WiFi無線模塊驅動移植應用程序的設計WiFi（模塊）在工業測控中的應用操作系統的移植：WiFi終端選用嵌入式Linux2.6作為操作系統。Linux具有廣泛的硬件支持特性，幾乎能夠運行于現有的所有流行CPU上。操作系統移植包括：引導加載程序（Bootloader）內核裁剪配置與編譯根文件系統移植WiFi（模塊）在工業測控中的應用應用程序設計：程序主要包括兩部分：WiFi無線通信和SPI數據采集。無線通信采用網絡套接字（Socket）編程，首先打開套接字，將其初始化為數據流套接字，并開始監聽，之后調用Accept（）函數等待主機連接（WiFi無線接入點），連接成功則發送數據；SPI子程序負責采集現場設備數據。WiFi（模塊）在工業測控中的應用WiFi在工業測控應用中的技術挑戰WiFi在工業測控應用中的技術挑戰WiFi技術按照其在工業企業通信網絡的應用層次劃分,目前在管理與監控數據傳送等方面的應用比較成熟,而在工業現場控制中則面臨許多的技術挑戰。因為工業現場控制要求提供強大可靠的接口解決方案,以保證工業環境中至關重要的低延遲高可靠性等要求;此外還有安全性、兼容性等問題。WiFi在工業測控應用中的技術挑戰低延遲和可靠性：與有線技術相比較,無線信道誤碼率要高得多,當采取額外的措施來保證數據的正確傳輸時,也就增加了更多的延遲可能性;WiFi技術在網絡層同樣以IP為基礎,然而IP網絡在出現傳輸錯誤時或在網絡阻塞階段會丟失數據包,TCP/IP雖然提供了數據包的傳輸控制以避免丟包,但是它也在數據包交付時間上帶來了極大的不確定性。WiFi在工業測控應用中的技術挑戰安全性：由于無線信號通過空間傳播,容易受到竊聽,企業必須采取適當的機制以保護敏感數據。抗干擾能力：使得多個無線設備能夠在一起互不影響,并能夠經受工業現場的其他干擾源,如發動機、焊接機和工業設備等的干擾。WiFi在工業測控應用中的技術挑戰兼容性：支持各種工業協議、多種工業現場和辦公設備,如平板電腦、傳感器,并與其他無線設備如PDA、尋呼機、對講機和電話等共存。有一定的冗余：在設備發生故障時能夠提供報警、自動覆蓋、快速恢復等功能。總結總結根據現代測控設計思想，為了更好地適應具有多樣性、多變性和復雜性的測控環境，將有線和無線和無線網絡技