ЖУРНАЛ СТА 1/2009

90 СТА 1/2009 www.cta.ru Существует много объектов авто матизации, где сложно обойтись без беспроводных сетей или где их при менение явно желательно: ● датчики и исполнительные уст ройства на подвижных частях кон вейеров, мельниц, лифтов, миксе ров, тележек для перемещения гру зов по цеху, на крыльях и лопастях самолетов, на подшипниках двига телей, на роботах, в передвижных лабораториях, датчики вибрации на контейнерах для перевозки гру зов, а также датчики на теле чело века и животных; ● объекты, в которых нежелательно сверлить стены или портить дизайн, например офисные здания, в кото рых устанавливаются пожарная и охранная сигнализация, датчики для систем обогрева и кондициони рования воздуха, датчики для мони торинга механических напряжений в конструкциях зданий, жилые по мещения со статусом «умного до ма», в которых развёрнуты системы управления бытовыми приборами, освещением, микроклиматом, кон тролем доступа и пр., а также музеи, памятники архитектуры и т.д.; ● системы, предполагающие эпизо дическое программирование и ди агностику ПЛК (прокладка посто янного кабеля из за нерегулярного характера его использования здесь чаще всего просто невыгодна) или дистанционное считывание пока заний счётчиков и самописцев; ● объекты с агрессивными средами, вибрацией, а также объекты, нахо дящиеся под высоким напряжени ем или в местах, неудобных для прокладки кабеля; ● системы отслеживания траектории движения транспорта, охраны гра ниц государства, мониторинга на пряжённости автомобильного тра фика в городах и условий на доро гах, мониторинга леса, моря, сель скохозяйственных угодий, мони торинга вредных для экологии выбросов и т.п.; ● любые объекты, для которых из вестно, что стоимость кабелей, ка бельных каналов, опор или тран шей, а также работ по монтажу и обслуживанию существенно пре вышает стоимость заменяющей беспроводной системы при усло вии отсутствия жёстких требова ний к надёжности доставки сооб щений в реальном времени; ● объекты во взрывоопасных зонах [1]. В большинстве применений бес проводные сети позволяют достичь следующих преимуществ по сравне нию с проводными [1]: ● существенно снизить стоимость установки датчиков; ● исключить необходимость профи лактического обслуживания кабе лей; ● исключить дорогостоящие узлы разветвлений кабеля; ● уменьшить трудозатраты, а также время на монтаж и обслуживание системы; ● снизить стоимость системы за счёт исключения кабелей; ● снизить требования к обучению персонала монтажной организа ции; ● ускорить отладку системы и поиск неисправностей; ● обеспечить удобную модерниза цию системы. Поскольку реконфигурация систе мы и её монтаж становятся гораздо более простыми, беспроводные сети можно использовать и в традицион ных областях применения кабельных связей, когда стоимость кабеля и монтажа оказывается выше, чем ус тановка беспроводной сети. Беспроводные сети делятся на сле дующие классы: ● сотовые сети WWAN (Wireless Wide Area Network); ● беспроводные LAN (Wireless LAN — WLAN); ● беспроводные сети датчиков. В промышленной автоматизации наибольшее распространение полу чили три типа беспроводных сетей: Bluetooth [2] на основе стандарта IEEE 802.15.1, ZigBee [3] на основе IEEE 802.15.4 [4] и Wi Fi на основе IEEE 802.11 [5, 6]. Физические уров ни модели OSI [1] для этих сетей ос нованы на соответствующих стан дартах IEEE, а протоколы верхних уровней разработаны и поддержи ваются организациями Bluetooth, ZigBee и Wi Fi соответственно. По этому в названии сетей обычно ука зывают ссылки на стандарт. Все три сети используют нелицензируемый диапазон ISM (Industrial, Scientific, and Medical) 2,4 ГГц. П РОБЛЕМЫ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ С точки зрения требований к про мышленным сетям беспроводные се ти уступают проводным по ряду ха рактеристик. ● Время доставки сообщений: ис пользуемый механизм случайного доступа к каналу CSMA/CA не га рантирует доставку в заранее из вестное время [7], и эту проблему нельзя решить с помощью комму таторов, как в проводных сетях. ● Помехозащищённость: беспровод ные сети подвержены влиянию В ЗАПИСНУЮ КНИЖКУ ИНЖЕНЕРА Беспроводные локальные сети Часть 1 Виктор Денисенко © СТА-ПРЕСС