The use of wireless links with fiel

The use of wireless links with field devices, such as sensors and actuators, allows for flexible installation and maintenance, allows for mobile operation required in the case of mobile robots, and alleviates the problems associated with cabling. For a wireless communication system to operate effectively in an industrial/factory floor environment, it must guarantee high reliability, low and predictable delay of data transfer (typically, less than 10 ms for real-time applications), support for a high number of sensor/ actuators, and low power consumption, to mention a few. In industrial environments, the wireless channel characteristic degradation artifacts can be compounded by the presence of electric motors or a variety of equipment causing the electric discharge, which contribute to even greater levels of bit error and packet losses. Improving channel quality and designing robust and loss-tolerant applications, both the subject of extensive research and development, seem to have the potential to alleviate these problems to some extent [44].
In addition to peer-to-peer interaction, the sensor/actuator stations may communicate with the base station(s), which may have its transceiver attached to the cable of a fieldbus, thus resulting in a hybrid wireless-wireline fieldbus system [45]. To leverage low cost, small size, and low power consumption, Bluetooth 2.4 GHz radio transceivers can be used as the sensor/actuator communication hardware. To meet the requirements for high reliability, low and predictable delay of data transfer, and support for a high number of sensor/actuators, custom optimized communication protocols may be required for the operation of the base station, as the commercially available solutions such as IEEE 802.15.1/ Bluetooth [46, 47], IEEE 802.15.4/ZigBee [48], and IEEE 802.11 [49-51] variants may not fulfill all the requirements.
A representative example of this kind of system is a wireless sensor/actuator network developed by ABB and deployed in a manufacturing environment [52]. The system, known as WISA (wireless sensor/ actuator), has been implemented in a manufacturing cell to network proximity switches, which are some of the most widely used position sensors in automated factories to control positions of a variety of equipment, including robotic arms. The sensor/actuator communication hardware is based on a standard Bluetooth 2.4 GHz radio transceiver and low power electronics that handle the wireless communication link. The sensors communicate with a wireless base station via antennas mounted in the cell. For the base station, a specialized RF front end was developed to provide collision-free air access by allocating a fixed Time Division Multiple Access (TDMA) time slot to each sensor/actuator. Frequency hopping (FH was employed to counter both frequency-selective fading and interference effects, and operates in combination with automatic retransmission requests (ARQs). The parameters of this TDMA/FH scheme were chosen to satisfy the requirements of up to 120 sensor/actuators per base station. Each wireless node has a response or cycle time of 2 ms, to make full use of the available radio band of 80 MHz width. The frequency hopping sequences are cell specific and were chosen to have low cross-correlations to permit parallel operation of many cells on the same factory floor with low self-interference. The base station can handle up to 120 wireless sensor/actuators and is connected to the control system via a (wireline) field bus. To increase capacity, a number of base stations can operate in the same area. WISA provides wireless power supply to the sensors, based on magnetic coupling [53].
In the future, different wireless technologies will be used in the same environment. This may pose some problems with coexistence if networks are operated in the same frequency band. A good overview of this issue is presented in Reference [44].

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

การใช้การเชื่อมโยงแบบไร้สายกับอุปกรณ์ฟิลด์ เช่นเซ็นเซอร์และหัวขับ ให้ความยืดหยุ่นและบำรุงรักษา ช่วยให้การดำเนินงานเคลื่อนที่จำเป็นในกรณีที่หุ่นยนต์เคลื่อนที่ และ alleviates ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการเดินสาย สำหรับระบบการสื่อสารไร้สายการใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมพื้นอุตสาหกรรม/โรงงาน มันต้องรับประกันความน่าเชื่อถือสูง ต่ำ และได้ล่าช้าของการถ่ายโอนข้อมูล (โดยทั่วไป น้อย กว่า 10 ms สำหรับการใช้งานแบบเรียลไทม์), สนับสนุนสำหรับเซ็นเซอร์สูง / หัวขับ และพลังงาน พูดไม่ ในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม วัตถุสลายตัวลักษณะช่องสัญญาณไร้สายสามารถถูกเพิ่ม โดยสถานะของมอเตอร์ไฟฟ้าหรือความหลากหลายของอุปกรณ์ที่ทำให้เกิดการปล่อยไฟฟ้า ซึ่งสนับสนุนให้ยิ่งระดับบิตข้อผิดพลาดและแพคเก็ตสูญเสีย ช่องทางการพัฒนา และออกแบบแข็งแรง และป้องกันความผิด พลาดสูญเสีย ทั้งเรื่องของการวิจัยและพัฒนา ดูเหมือนจะ มีศักยภาพในการบรรเทาปัญหาเหล่านี้บ้าง [44] นอกจากการโต้ตอบ เพียร์เพื่อเพียร์สถานี เซ็นเซอร์/actuator อาจสื่อสารกับ station(s) ฐาน ซึ่งอาจเป็นตัวรับส่งสัญญาณกับสายเคเบิลของ fieldbus จึง เกิดระบบ fieldbus ไร้สายไฮบริด [45] ใช้ขนาดเล็ก ต้นทุนต่ำ และพลังงาน transceivers วิทยุ Bluetooth 2.4 GHz สามารถใช้เป็น เซ็นเซอร์/actuator สื่อสารฮาร์ดแวร์ เพื่อตอบสนองความต้องการสำหรับความน่าเชื่อถือสูง ต่ำ และได้ล่าช้าของการถ่ายโอนข้อมูล และการสนับสนุนสำหรับเซนเซอร์/หัวขับสูง โปรโตคอลสื่อสารเพิ่มประสิทธิภาพที่กำหนดเองอาจจะจำเป็นสำหรับการดำเนินงานของสถานีฐาน เป็นโซลูชั่นใช้ได้ในเชิงพาณิชย์เช่น IEEE 802.15.1/ บลูทูธ [46, 47], IEEE 802.15.4/ZigBee [48], และ IEEE 802.11 [49-51] ตัวแปรอาจตอบสนองความต้องการทั้งหมดได้ ตัวอย่างตัวแทนของระบบประเภทนี้เป็นเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย actuator พัฒนา โดย ABB และการใช้งานในสภาพแวดล้อมการผลิต [52] ระบบ เป็น WISA (เซ็นเซอร์ไร้สาย / actuator), มีการใช้ในการผลิตเซลล์เครือข่ายสวิตช์ ซึ่งมีเซนเซอร์ตำแหน่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานอัตโนมัติเพื่อควบคุมตำแหน่งของอุปกรณ์ แขนหุ่นยนต์รวมถึง การ ฮาร์ดแวร์การสื่อสาร เซ็นเซอร์/actuator จะขึ้นอยู่กับตัวรับส่งสัญญาณวิทยุ Bluetooth 2.4 GHz มาตรฐานและอิเล็กทรอนิกส์พลังงานต่ำที่การเชื่อมโยงสื่อสารไร้สาย เซนเซอร์สื่อสารกับสถานีฐานแบบไร้สายผ่านเสาอากาศที่ติดตั้งในเซลล์ สำหรับสถานีฐาน มีพัฒนาเฉพาะ RF front end ให้เข้าชนฟรีอากาศ โดยการปันส่วนช่องเวลาเวลาหารหลาย Access (TDMA) คงไปแต่ละที่เซ็นเซอร์ actuator ความถี่ต่าง ๆ (FH ถูกจ้างเพื่อค่อย ๆ เลือกความถี่และผลกระทบของสัญญาณรบกวน และทำงานร่วมกับคำขอ retransmission อัตโนมัติ (ARQs) พารามิเตอร์ของโครงร่างนี้ TDMA/FH ถูกเลือกเพื่อตอบสนองความต้องการของถึง 120 เซนเซอร์/หัวขับต่อสถานีฐาน แต่ละโหนไร้สายมี 2 ms เวลาตอบสนองหรือวงจรให้ใช้เต็มวงวิทยุที่มีความกว้าง 80 MHz ลำดับที่รอบความถี่มีเฉพาะเซลล์ และได้เลือกที่จะมีความสัมพันธ์ข้ามต่ำเพื่ออนุญาตให้มีการดำเนินการคู่ขนานของเซลล์หลายชั้นโรงงานเดียวกันกับสัญญาณรบกวนตนเองต่ำ สถานีฐานสามารถจัดการได้ถึง 120 ไร้สายเซ็นเซอร์/หัวขับ และเชื่อมต่อกับระบบควบคุมผ่านบัสฟิลด์ (สาย) เพื่อเพิ่มกำลังการผลิต จำนวนสถานีฐานสามารถทำงานในพื้นที่เดียวกัน WISA ให้จ่ายไฟไร้การเซ็นเซอร์ ตามคลัปแม่เหล็ก [53] ในอนาคต เทคโนโลยีไร้สายที่แตกต่างกันจะใช้ในสภาพแวดล้อมเดียวกัน นี้อาจก่อให้เกิดปัญหากับมีอยู่ร่วมกันถ้าเครือข่ายจะดำเนินการในแถบความถี่เดียวกัน มีการนำเสนอภาพรวมที่ดีของปัญหานี้ในการอ้างอิง [44]

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การใช้งานของการเชื่อมโยงแบบไร้สายกับอุปกรณ์ภาคสนามเช่นเซ็นเซอร์และกระตุ้นให้มีความยืดหยุ่นสำหรับการติดตั้งและการบำรุงรักษา, ช่วยให้การดำเนินงานที่จำเป็นต้องใช้มือถือในกรณีของหุ่นยนต์มือถือและบรรเทาปัญหาที่เกี่ยวข้องกับสาย สำหรับระบบการสื่อสารไร้สายในการดำเนินงานอย่างมีประสิทธิภาพในอุตสาหกรรม / โรงงานสภาพแวดล้อมที่ชั้นจะต้องรับประกันความน่าเชื่อถือสูงล่าช้าต่ำและคาดการณ์ของการถ่ายโอนข้อมูล (โดยทั่วไปน้อยกว่า 10 มิลลิวินาทีสำหรับการใช้งานแบบ real-time), การสนับสนุนสำหรับจำนวนที่สูงของเซ็นเซอร์ / กระตุ้นและการใช้พลังงานต่ำที่จะพูดถึงไม่กี่ ในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมไร้สายช่องย่อยสลายสิ่งประดิษฐ์แห่งสามารถประกอบกับการปรากฏตัวของมอเตอร์ไฟฟ้าหรือความหลากหลายของอุปกรณ์ที่ก่อให้เกิดการปล่อยไฟฟ้าซึ่งนำไปสู่ระดับที่ยิ่งใหญ่กว่าของข้อผิดพลาดบิตและการสูญเสียแพ็คเก็ต การปรับปรุงคุณภาพและการออกแบบช่องการใช้งานที่มีประสิทธิภาพและการสูญเสียที่ทนต่อทั้งเรื่องของการวิจัยและพัฒนา, ดูเหมือนจะมีศักยภาพในการบรรเทาปัญหาเหล่านี้บางส่วน [44].
นอกจากปฏิสัมพันธ์แบบ peer-to-peer เซ็นเซอร์ / สถานีตัวกระตุ้นอาจสื่อสารกับสถานีฐาน (s) ซึ่งอาจจะมีการส่งสัญญาณของมันติดอยู่กับสาย fieldbus จึงทำให้เกิดระบบไฮบริด fieldbus ไร้สายสาย [45] เพื่อใช้ประโยชน์จากต้นทุนต่ำขนาดเล็กและใช้พลังงานที่ต่ำ, บลูทู ธ 2.4 GHz สัญญาณวิทยุที่สามารถใช้เป็นเซ็นเซอร์ฮาร์ดแวร์สื่อสาร / ตัวกระตุ้น เพื่อตอบสนองความต้องการสำหรับความน่าเชื่อถือสูงต่ำและความล่าช้าที่คาดการณ์ของการถ่ายโอนข้อมูลและการสนับสนุนสำหรับจำนวนที่สูงของเซ็นเซอร์ / กระตุ้นที่ดีที่สุดที่กำหนดเองโปรโตคอลการสื่อสารอาจจะจำเป็นสำหรับการดำเนินงานของสถานีฐานที่เป็นโซลูชั่นที่ใช้ในเชิงพาณิชย์เช่น IEEE 802.15.1 / บลูทู ธ [46, 47], IEEE 802.15.4 / ZigBee [48], และ IEEE 802.11 [49-51] สายพันธุ์อาจจะไม่ตอบสนองความต้องการทั้งหมด.
ตัวอย่างเช่นตัวแทนของชนิดของระบบนี้คือเซ็นเซอร์ไร้สาย / เครือข่ายตัวกระตุ้นการพัฒนาโดย ABB และนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมการผลิต [52] ระบบที่รู้จักกันเป็น WISA (เซ็นเซอร์ไร้สาย / ตัวกระตุ้น) ได้รับการดำเนินการในการผลิตมือถือในเครือข่ายของสวิทช์ความใกล้ชิดซึ่งมีบางส่วนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเซ็นเซอร์ตำแหน่งในโรงงานอัตโนมัติเพื่อควบคุมตำแหน่งของความหลากหลายของอุปกรณ์รวมทั้งแขนหุ่นยนต์ . เซ็นเซอร์ฮาร์ดแวร์ / การสื่อสารตัวกระตุ้นจะขึ้นอยู่กับมาตรฐานตัวรับส่งสัญญาณวิทยุบลูทู ธ 2.4 GHz และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้พลังงานต่ำที่จัดการเชื่อมโยงการสื่อสารไร้สาย เซ็นเซอร์สื่อสารกับสถานีฐานแบบไร้สายผ่านเสาอากาศที่ติดตั้งอยู่ในเซลล์ สำหรับสถานีฐานด้านหน้าเฉพาะ RF ปลายได้รับการพัฒนาเพื่อให้เข้าถึงอากาศปะทะกันฟรีโดยจัดสรรคง Time Division Multiple Access (TDMA) ช่วงเวลาในแต่ละเซ็นเซอร์ / ตัวกระตุ้น ความถี่กระโดด (FH ถูกจ้างมาเพื่อตอบโต้การซีดจางทั้งความถี่ที่เลือกและผลกระทบต่อการรบกวนและดำเนินงานร่วมกับการร้องขอ retransmission อัตโนมัติ (ARQs). พารามิเตอร์ของ TDMA นี้ / FH โครงการได้รับการแต่งตั้งเพื่อตอบสนองความต้องการของได้ถึง 120 เซ็นเซอร์ / กระตุ้น ต่อสถานีฐาน. แต่ละโหนดไร้สายมีเวลาตอบสนองหรือวงจรของ 2 มิลลิวินาทีเพื่อให้ใช้เต็มรูปแบบของวงดนตรีวิทยุที่มีความกว้าง 80 MHz. ความถี่ลำดับกระโดดเป็นเซลล์ที่เฉพาะเจาะจงและได้รับการแต่งตั้งจะมีต่ำความสัมพันธ์ข้ามที่จะอนุญาตให้คู่ขนาน การทำงานของเซลล์จำนวนมากบนพื้นโรงงานเดียวกันกับที่ต่ำตนเองรบกวน. สถานีฐานสามารถจัดการได้ถึง 120 เซ็นเซอร์ไร้สาย / กระตุ้นและเชื่อมต่อกับระบบการควบคุมผ่านทาง (สาย) ฟิลด์บัส. ในการเพิ่มกำลังการผลิตเป็นจำนวนมากฐาน สถานีสามารถทำงานในพื้นที่เดียวกัน. WISA มีแหล่งจ่ายไฟแบบไร้สายเซ็นเซอร์บนพื้นฐานของการมีเพศสัมพันธ์แม่เหล็ก [53].
ในอนาคตเทคโนโลยีไร้สายที่แตกต่างกันจะนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมเดียวกัน. นี้อาจก่อให้เกิดปัญหาบางอย่างกับการอยู่ร่วมกันถ้ามีเครือข่าย ดำเนินการในความถี่เดียวกัน ภาพรวมที่ดีของปัญหานี้จะนำเสนอในการอ้างอิง [44]

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การใช้งานของการเชื่อมโยงแบบไร้สาย ด้วยอุปกรณ์สนาม เช่น เซ็นเซอร์ และกระตุ้นให้มีความยืดหยุ่นสำหรับการติดตั้งและบำรุงรักษา ให้กับโทรศัพท์มือถือปฏิบัติการบังคับใช้ในกรณีของหุ่นยนต์เคลื่อนที่ และ ช่วยปัญหาที่เกี่ยวข้องกับสาย สำหรับระบบสื่อสารไร้สายเพื่อใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม โรงงาน พื้น มันต้องรับประกันความน่าเชื่อถือสูงหน่วงเวลาต่ำและการคาดการณ์ของการถ่ายโอนข้อมูล ( โดยทั่วไปน้อยกว่า 10 ms สำหรับการใช้งานจริง ) , การสนับสนุนสำหรับจำนวนสูงของเซ็นเซอร์ / ตัวกระตุ้น และใช้พลังงานต่ำ พูดถึงไม่กี่ ในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม , ช่องสัญญาณไร้สายคุณลักษณะการย่อยสลายสิ่งประดิษฐ์สามารถประกอบโดยการแสดงตนของมอเตอร์ไฟฟ้าหรือความหลากหลายของอุปกรณ์ที่ก่อให้เกิดการจำหน่ายไฟฟ้าซึ่งส่งผลให้ระดับของความผิดพลาดบิตมากขึ้นและการสูญเสียแพ็คเก็ต . การปรับปรุงคุณภาพและประสิทธิภาพการใช้งานช่องสัญญาณแบบใจกว้างและความสูญเสีย ทั้งในเรื่องของการวิจัยและพัฒนา ดูเหมือนจะมีศักยภาพในการบรรเทาปัญหาเหล่านี้บ้าง [ 44 ]
นอกจากแบบปฏิสัมพันธ์ , เซ็นเซอร์ / ตัวสถานีอาจจะติดต่อสื่อสารกับสถานีฐาน ( s )ซึ่งอาจมีทิฐิมานะที่แนบมากับสายเคเบิลของฟิลด์บัส จึงส่งผลให้ไฮบริดไร้สายระบบฟิลด์บัส จำกัด [ 45 ] เพื่อใช้ประโยชน์จากค่าใช้จ่ายต่ำ มีขนาดเล็ก และใช้พลังงานต่ำบลูทูธ 2.4 GHz transceivers วิทยุสามารถใช้เป็นเซ็นเซอร์ actuator / อุปกรณ์สื่อสาร เพื่อตอบสนองความต้องการสำหรับความน่าเชื่อถือสูงต่ำ และแบบฉบับของการถ่ายโอนข้อมูลและการสนับสนุนสำหรับจำนวนสูงของเซ็นเซอร์ / actuators โปรโตคอลการสื่อสารที่เหมาะสมที่กำหนดเองอาจจำเป็นสำหรับการดำเนินงานของสถานีฐานเป็นโซลูชั่นที่สามารถใช้ได้ในเชิงพาณิชย์เช่น IEEE 802.15.1/ Bluetooth [ 46 , 47 ] , IEEE 802.15.4/zigbee [ 48 ] , และ IEEE 802.11 [ 49-51 ] รูปอาจไม่ตอบสนองทุกความต้องการ
ตัวแทนตัวอย่างของระบบประเภทนี้เป็นเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายที่พัฒนาโดย ABB / ตัว และใช้ในสภาพแวดล้อมการผลิต [ 52 ] ระบบที่เรียกว่า วิภาพร วร ( เซ็นเซอร์ไร้สาย / ตัว ) , มีการใช้ในการผลิต เช่น เซลล์สวิตช์เครือข่ายซึ่งมีใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานตำแหน่งเซ็นเซอร์อัตโนมัติเพื่อควบคุมตำแหน่งของความหลากหลายของอุปกรณ์รวมทั้งแขนหุ่นยนต์ เซ็นเซอร์ / ตัวฮาร์ดแวร์การสื่อสารตามมาตรฐาน Bluetooth วิทยุ วิทยุ 2.4 GHz และพลังงานต่ำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่จัดการการเชื่อมโยงการสื่อสารไร้สายเซ็นเซอร์สื่อสารไร้สายสถานีฐานผ่านเสาอากาศที่ติดตั้งในโทรศัพท์ สำหรับสถานีฐาน เฉพาะปลายด้านหน้า RF ได้รับการพัฒนาเพื่อให้ชนฟรีอากาศเข้า โดยจัดสรรเวลาถาวรกองหลาย Access ( TDMA ) เวลาเสียบกับเซนเซอร์แต่ละตัว / ตัว . ความถี่กระโดด ( FH ใช้ความถี่เคาน์เตอร์ทั้งจางเลือกและการแทรกแซงของผลกระทบและทำหน้าที่ในการรวมกันกับการร้องขอ retransmission แบบอัตโนมัติ ( arqs ) พารามิเตอร์ของ TDMA / 4 โครงการนี้ถูกเลือกเพื่อตอบสนองความต้องการได้ถึง 120 เซ็นเซอร์ / ตัวกระตุ้นต่อสถานีฐาน ไร้สายแต่ละโหนดมีการตอบสนองหรือรอบ 2 ms ให้ใช้เต็มรูปแบบของบริการวิทยุแถบกว้าง 80 MHzความถี่กระโดดลำดับเป็นเซลล์ที่เฉพาะเจาะจงและเลือกที่จะมีความสัมพันธ์ข้ามต่ำเพื่อให้แบบคู่ขนานหลายเซลล์บนพื้นโรงงานเดียวกันกับการแทรกแซงในตนเองต่ำ สถานีฐานสามารถจัดการได้ถึง 120 เซ็นเซอร์ไร้สาย / หัวฉีด และเชื่อมต่อกับระบบควบคุมผ่าน ( wireline ) ฟิลด์บัส เพื่อเพิ่มความจุจำนวนสถานีฐาน สามารถใช้งานได้ในพื้นที่เดียวกัน วิภาพร วรให้การจัดหาพลังงานไร้สายเซ็นเซอร์ ตามข้อต่อแม่เหล็ก [ 53 ]
ในอนาคต เทคโนโลยีไร้สายที่แตกต่างกันจะใช้ในสภาพแวดล้อมเดียวกัน นี้อาจก่อให้เกิดปัญหาบางอย่างกับการอยู่ร่วมกัน ถ้าเครือข่ายจะดำเนินการในย่านความถี่เดียวกัน ภาพรวมที่ดีของปัญหานี้ คือ นำเสนอในการอ้างอิง [ 44 ]