Беспроводные локальные сети

Существует много объектов автоматизации, где сложно обойтись без беспроводных сетей или где их применение явно желательно:

o датчики и исполнительные устройства на подвижных частях конвейеров, ветряных мельниц, лифтов, миксеров, тележек для перемещения грузов по цеху, на крыльях и лопастях самолетов, на подшипниках двигателей, на роботах, в передвижных лабораториях, датчики на теле человека и животных; датчики вибрации на контейнерах для перевозки грузов;

o объекты, в которых нежелательно сверлить стены или портить дизайн: офисные здания, в которых устанавливается пожарная и охранная сигнализация, датчики для систем обогрева и кондиционирования воздуха, для мониторинга механических напряжений в конструкциях зданий; в системах "умного дома" (управление освещением, кондиционированием-обогревом, охранными датчиками, бытовыми приборами и др.);

o эпизодическое программирование и диагностика ПЛК, когда прокладывать постоянные кабели не выгодно; дистанционное считывание показаний счетчиков, самописцев;

o объекты с агрессивными средами, вибрацией; объекты, находящиеся под высоким напряжением или в местах, не удобных для прокладки кабеля;

o отслеживание траектории движения транспорта, охрана границ государства, мониторинг напряженности автомобильного трафика в городах и условий на дорогах, мониторинг леса, моря, сельскохозяйственных культур, мониторинг вредных выбросов в экологии;

o любые объекты, для которых известно, что стоимость кабелей, кабельных каналов, опор или траншей, а также работ по монтажу и обслуживанию существенно превышает стоимость заменяющей беспроводной системы, при условии отсутствия жестких требований к надежности доставки сообщений в реальном времени;

o объекты во взрывоопасных зонах.

В большинстве применений беспроводные сети позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с проводными сетями [Brooks]:

o существенно снизить стоимость установки датчиков;

o исключить необходимость профилактического обслуживания кабелей;

o исключить дорогостоящие места разветвлений кабеля;

o уменьшить количество кабелей;

o уменьшить трудозатраты и время на монтаж и обслуживание системы;

o снизить стоимость системы за счет исключения кабелей;

o снизить требования к обучению персонала монтажной организации;

o ускорить отладку системы и поиск неисправностей;

o обеспечить удобную модернизацию системы.

Поскольку реконфигурация системы и ее монтаж становятся гораздо более простыми, беспроводные сети можно использовать и в традиционных областях применения кабельных связей, когда стоимость кабеля и монтажа оказывается выше, чем установка беспроводной системы.

Беспроводные сети делятся на следующие классы:

o сотовые сети WWAN (Wireless Wide Area Network);

o беспроводные LAN (WLAN - Wireless LAN);

o беспроводные сети датчиков.

В промышленной автоматизации наибольшее распространение получили три типа беспроводных сетей: Bluetooth [Specification] на основе стандарта IEEE 802.15.1, ZigBee[ZigBee] на основе IEEE 802.15.4 [IEEE] и Wi-Fi на основе IEEE 802.11 [Vieira, ANSI]. Физические уровни модели OSI для этих сетей основаны на соответствующих стандартах IEEE, а протоколы верхних уровней разработаны и поддерживаются организациями Bluetooth, ZigBee и Wi-Fi соответственно. Поэтому в названии сетей обычно указывают ссылки на стандарт. Все три сети используют нелицензируемый ISM (Industrial, Scientific, and Medical) диапазон 2,4 ГГц.