搞不懂跳频和黑信道,无线通信必须理清这些概念!


兄弟们,仪表这行,理论知识就像手里的扳手——看着不起眼,关键时候掉链子可不行!无论是考初级证还是日常干活想打底子,那些电路图、传感器原理、故障排查逻辑,都是绕不开的硬骨头。

本系列将持续更新,跟着练既能啃下理论硬骨头,又能给实操打底子,哪怕碎片时间刷两道,也能慢慢磨出扎实功底。想少走弯路、快速查漏补缺的兄弟,咱一起把理论基础砸瓷实了,干活心里更有谱!

01 什么是无线通信?常用的无线通信技术有哪些?

无线通信是指利用电磁波信号在自由空间中传播的特性进行信息交换的通信方式。

常用的无线通信技术有:无线保真(WiFi)、蓝牙(Bluetooth)、蜂舞(ZigBee)、近通(NFC)、远距离无线电(LoRa)、线程(Thread)、工业过程自动化的无线网络(WIA-PA)、基于4G、5G专网和移动通信等。

02 什么是无线仪表系统?在石油化工领域主要有哪些无线仪表系统?

无线仪表系统是指采用无线技术进行数据采集、传输和控制的仪表系统。

当前在石油化工领域主要有基于ISA 100.11a(IEC 62731标准), WirelessHART(IEC 62591标准)和WiFi的工业无线仪表系统。

03 无线仪表系统有哪些优点?

采用无线仪表系统具有较好的经济性和实用性。

可以节省电缆、槽位、接线箱、机柜和I/O模块等设备的成本和安装、维护费用。

缩短安装、调试时间,减少系统扩展和维护的工作量。

布局简洁,节省机柜设备和安装空间。

后期维护成本低,只需要定期更换电池。

04 什么叫跳频?什么叫黑信道?

跳频是用伪随机码序列进行频移键控,使载波频率不断跳变而扩展频谱的一种方法。采用跳频技术是抗击信道频率干扰的有效方法之一。无线仪表的跳频是将2.4GHz频段按5MHz切分为多个信道,取其中的若干个信道,每个信道通信一次后改变频率。

黑信道是当ISA 100.11a无线网络中某信道与WiFi 使用相同的2.4GHz频段时,ISA 100.11a会自动避开该信道的方式。它是ISA 100.11a无线信号与WiFi信号并存、防止信号混合的一种技术。

05 ISA 100.11a无线仪表的网络架构有哪几种类型?

可分为三种类型,具体如下:

借助现场仪表作路由的网络架构——ISA 100.11a现场仪表都可组态为带路由功能,可与多个周边的仪表进行无线通信,构成一个网状、冗余的通信网络,适用于规模小、刷新慢、过程监控等非关键应用场合。

带冗余接入点的无线主干网架构——无线网络中设置冗余现场接入点,构成无线主干网,可支持数百台刷新速度快的无线仪表,可获得与有线仪表同样的可靠性,支持关键监测和控制的应用。

同时支持WiFi无线应用的主干网架构通过无线节点构建覆盖全厂的无线主干网络,同时支持ISA 100.11a和WiFi无线设备等多种应用,可同时支持大量无线传感器、移动工作站、无线巡检等应用场合。

06 什么是Onewireless?它有什么特点?

Onewireless是Honeywell公司的无线仪表网络,它能够在一个端到端冗余、可扩展且具备网络安全性的无线网络上,支持ISA 100、Wire-lessHART和WiFi设备的工业无线网络,把过程控制网络通过无线技术扩展到现场。

它的特点有:

一个无线平台支持多种应用,如工艺参数的监控、安全视频监视、流动作业、移动设备的即时定位、管道腐蚀监测、设备状态诊断(如振动、转速、位移)等。

一个无线平台支持多种通信协议,包括HART、Profibus、FF、Modbus RTU/TCP和OPC等。

扩展容易,规模可变。

无线网络连接的现场设备种类齐全,不仅有HART和4~20mA模拟设备,还有热电偶、热电阻、阀位、DI、DO,甚至还可以通过无线读表器来连接就地显示圆形刻度盘仪表。

现场无线仪表的刷新速度快,无线设备为800台时刷新速度达1s;无线设备为3200台时刷新速度为30s。

传输距离远,变送器同多功能节点之间的通信距离为610m~4km,两个多功能节点之间的通信距离为1~10km,一个网络的覆盖面积可以达到数十平方千米。

现场无线仪表电池的使用时间可以达到4.5年以上。

支持移动设备如移动工作站、无线手持巡检设备,可以通过无线网络自动收集现场数据,执行资产管理。

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