通过Bob Gardner, Banner Engineering的高级产品经理
今天的无线I/O站本质上是带有无线主干网的小型远程I/O站。更新的功能解决了前几代无线网络的电池和电力问题。这里有一些关于何时以及如何使用最新无线技术的建议。
无线网络提供远程监控和监督控制，使制造商能够提高整体流程效率和生产力。通过消除传统系统的线路限制，无线网络系统改进了数据记录、过程监控和控制，同时保持了高水平的安全性和完整性。
无线传感器与塔灯相结合，可以通过立即通知技术人员进度来提高生产线效率。
使用无线通讯前，请考虑:
无线技术有局限性，但与任何技术一样，如果应用得当，它是强大的。以下是在实现无线设备之前需要考虑的几个因素:
- 是否有远程电源可用?无线信号只需要很少的电力，这使得在没有电力的地方也能进行远程监控。然而，在这些应用中使用的传感器也必须在低功率下运行。今天，技术可以感知许多低功耗的东西，包括温度、压力、干接点、感应和光电接近传感器。所有这些传感器都可以使用廉价的AA电池工作数年。如果远程使用其他电源(线路或太阳能)，则可以使用任何类型的传感器。
- 你需要多快的回应?这个问题与电力问题紧密相连。如果有电源可用，传感器和无线发射机就可以一直“开着”。这允许实时控制和不到一秒的响应时间。如果没有可用的电源，平衡所需的响应时间和可用的电池寿命是很重要的。例如，如果您每隔一分钟测量并报告一个远程位置的温度，那么您的电池寿命可能为一年。或者，如果你放慢速度，每隔15分钟，你的电池寿命可能会达到10年。当使用电池供电时，更快并不总是更好。
- 你需要什么样的无线范围?现有的无线系统可以传输数英里的“视线范围”，或者跨越整个大型工厂。选择远程系统将通过消除中继器来简化设计。它还将为将来添加其他节点提供灵活性。
当无线连接丢失时会发生什么?虽然合理设计的无线系统是可靠的，但关键是要考虑当链路出现故障时会发生什么;系统应该会优雅地失败。对于第一次使用无线网络的用户，最好从一个非关键任务开始。如果链路丢失，输出将自动转到预定义的状态。
什么时候使用无线网络
当无线网络提供了一种经济、可靠的替代方案时，可以考虑使用无线网络。无线适用于以下应用:
- 有0.5秒到几分钟的慢响应时间需求(也要考虑电池寿命的权衡)
- 接线的费用很昂贵
无线技术是一个理想的选择，当布线的成本变得令人望而却步的应用。这种情况发生在以下情况:
- 长或多根电线，例如超过50英尺
- 滑环或电缆轨道
- 电线需要穿过地板或墙壁
- 端点处于运动状态或可以频繁地重新配置
具有上述因素的应用包括:零件的呼叫，监控或显示机器或生产线状态，旋转或移动文本固定装置，以及与agv联网。
无线技术随着无线传感器的发展而发展
今天的无线网络技术包括一个可靠的无线I/O系统，通常还有一个独特的无线光电传感器。
在性能方面，较新的无线网络技术具有:
- 极低功率
- 数据双向传输:每个端点都可以发送和接收数据。单向通信系统提供有限的控制，不能被承认，这对工业控制有重大影响
- 实时性:如果目标是5年的电池寿命和实时响应，系统通常应在125毫秒内响应。更高的速度需要更多的电力，并降低电池寿命
- 扩展范围
- 现场勘测:提供了一种准确测试无线信号强度的方法
- 多传感器支持:为了获得最佳性能，每个无线网关应该支持多个传感器
无线网络I / O
今天的无线I/O站本质上是具有无线骨干的小型远程I/O站，具有标准的数字、模拟和温度输入和输出。这种类型的系统取代了PLC I/O卡和PLC I/O网络。
在PLC世界中，传感器总是连接到电源，但I/O节点通常需要电池供电。为了确保降低功率和延长电池寿命，使用了一种称为“开关电源”的概念。每个电池供电的I/O节点都有一个或多个电源端子，在短时间内提供5到24伏的电压，这是使用电压泵和电池供电完成的。接通电源即可为传感器供电。一旦传感器打开并工作，它的输出就会被读取。然后关闭传感器。通过开关传感器，传感器可以在大部分时间内处于关闭状态。这可以使电池寿命延长100倍或更多。然而，代价是响应时间。可以理解的是，当它关闭时，传感器无法感知。
采用开关供电方式，无线光电传感器可在两块可更换的AA锂电池上工作长达5年，具体取决于应用。这种无线传感器的平均功率为100至200微瓦，比性能相似的24伏有线传感器的功率低1000倍。
除了延长电池寿命外，无线I/O系统还可以快速轻松地将各种I/O类型无线连接到PLC。它的范围超过WiFi，实时响应速率为125毫秒。数据流量是完全确认的，是可靠的和确定的。它还具有抗干扰性，不会干扰现有的无线系统。
自给自足的“剥和粘”传感器
利用这些知识和技术，新一代无线技术诞生了:无线光电传感器。将光电传感和无线技术结合到一个外壳中，这个完全独立的系统可以开箱即用，完全依靠电池供电。
独立的“剥离和粘贴”传感器包括电池、无线电和传感器，所有这些都在一个外壳中。
安装时无需配置软件，无线传感器易于安装。操作人员只需将无线传感器与无线网关绑定(或配对)即可。然后，传感器输出出现在网关输出终端。传感器提供高达3000英尺/1公里的视距传感距离。由于无需布线传感器，作业者可以在几分钟内轻松添加单个光电传感器，从而创建可扩展的无线传感器网络基础设施来监控环境。用户现在可以在以前不可能的情况下应用传感技术，同时降低安装和维护成本。
灵活的性能，有多种光电传感模式支持，包括反反射，收敛和光纤。此外，还有一种模型可以采用干接点，例如通过按钮，或与电感接近传感器一起工作。还有两种网关型号:两种型号和六种型号的Modbus RTU。双出模式适用于入门级单无线链路。一个输出指示传感器的状态，而第二个输出在出现问题时提供故障信号。六出模型与RTU可以连接多达47个传感器。传感器的状态通过Modbus接口报告给PLC。如果应用程序需要超过47个传感器，则多个网关可以共存在同一物理区域而互不干扰。为了未来的发展，该系统可以支持模拟和数字数据，消除了无线传感器类型的限制。
应用无线传感器
无线传感器技术可用于各种应用，包括用于服务应用的通知或呼叫。例如，无线传感器与塔灯相结合，可以立即通知技术人员，从而提高生产线效率。
每个生产区域都有一个开关箱和一个塔灯，连接到干接点输入的无线传感器上。当生产线上需要经理或技术人员时，员工就会按下开关。安装在经理灯附近的塔灯连接到网关的输出。塔灯指示哪条生产线需要经理的注意。同时，安装在该生产线上的塔灯也亮起。使用该通知系统可以减少不断检查每条生产线的需要，从而提高生产效率。
另一个独特的应用实例是使用无线传感来呼叫零件。生产操作员需要一种简单的方法来呼叫叉车司机交付额外的部件或从工作站上移除完成的组件。因为当需求改变时，生产区域经常被重新配置，所以有线系统每次重新配置都需要耗时的重新布线。
使用无线传感器和指示灯消除了复杂的电缆安装，并在工厂布局发生变化时提供轻松的重新布置功能。
使用无线传感器和指示灯消除了复杂的电缆安装，并在工厂布局发生变化时易于重新布置。每个生产操作人员都配备了一个拨动开关和一个带有干接点输入的无线传感器。网关连接有多个指示灯的大型车道状态显示板。当生产操作人员需要零件时，操作人员拨动连接到无线传感器的开关，显示板上相应的指示灯亮起，表明操作人员需要零件。零件交付后，操作员再次拨动开关，将灯关掉。这允许用户通过所有生产线的实时部件状态来提高生产力。
无线传感器可以与传统的磁簧开关一起使用，以可靠地监控门窗，确保设施的安全。
无线传感器还可以与传统的磁簧开关一起使用，以可靠地监测门窗，确保设施的安全。磁性开关连接到无线传感器，无线传感器将开关状态信息传输回中心位置。这有助于安全人员监控在正常操作期间应保持关闭的出口的打开情况。
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