无线局域网技术在plc通讯中应用

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1、无线局域网技术在PLC通讯中应用摘要：结合IEEE802.11协议，开发一种基于无线局网的PLC工业以太网通讯技术。关键词：PLC无线局域网工业以太网中图分类号：TP393.1文献标识码：A文章编号：1674-098X(2013)03(b)-00-021技术背景现今工控行业，PLC通讯主要采用总线或以太网连接方式，将各PLC站及中控室上位机通过工控网络连接，实现数据交换以及中控室的集中监控、调度。但在工厂实际建设或升级改造中，一些小型就地PLC站因其硬件匹配性、施工难度等原因未连入整个PLC工控网络。这些小型控制站往往管理着重要的现场设备，加大了这类控制站的监控、

2、管理的难度，也加大了运行、维护人员的负担。通常对于这类管理着重要设备的PLC控制站，都需通过改造，建立其与中控室的通信，实现集中监控、集中管理、集中调度。目前，建立小型就地PLC站与中控室通讯的方式主要有如下三种。(1)敷设电缆、光缆，通过物理连接接入全厂控制网络。这种方式的优点是技术成熟，不易受到干扰。但其施工相对复杂，尤其对于新建或改造的小型控制站，缺乏物理路由支持，施工需要重新架线或挖沟铺设电缆，破路、埋管、采购电缆，成本较高，施工施工周期较长。这种方式，显然不适用于个别小型控制系统接入中控网络。(1)采用无线电台方式，这类无线通信建立采用现场站和中控室同时

3、接入无线通讯电台，实现数据交换，但这类方式往往购买电台成本较高且安装无线电台天线时，必须考虑防雷接地等问题，安全问题凸显。(2)采用GPRS无线数据传输即在现场和中控室安装GPRS模块，通过运营商手机网络传输数据。这种方法编程复杂，且每年需向GPRS运营商支付大笔流量费，维护不便。上述三种方法都有各自的弊端，因此在工业以太网领域，笔者尝试采用一种新型的无线控制网络，解决就地控制站连入控制网络的问题。这种方式的技术基础在于，工业以太网是工控网络的主流，其技术基础是基于以太网技术；无线局域网技术同样是基于以太网技术的，参考以太网技术的开放性，推断无线局域网技术也应适用

4、于工业以太网。因此,尝试将无线局域网技术用于工业以太网，开发一种新型的无线通讯系统。2无线局域网的协议标准介绍IEEE802.11是IEEE委员会1997年制定的一个无线局域网标准，其主要作用解决办公室局网和校园网中，客户端与客户端的无线互联接入［1］。该业务最初的目的在于数据存取，其速率最通常最高为2mb/soIEEE802.il只规定了开放式系统的物理层和MAC层，MAC层主要采用CSMA/CA协议。委员会对于此协议的物理层，定义了以下几种的物理介质：红外线方式、直接序列扩展频谱方式（DSSS）以及跳频扩展频谱方式（FHSS）。在实践过程中，IEEE802.1

5、1无论速率上和传输距离上，均不能满足可靠性、稳定性、快接线的需要。其后，IEEE专家小组随即推出了更新的IEEE802.11a和IEEE802.lib这两项新型技术标准。这三个标准的技术差异主要在于物理层以及MAC层。目前，使用最为广泛的是IEEE802.lib标准，也是该文实现无线工业以太网网的主要应用技术。下面重点介绍IEEE802.lib技术协议。2.1IEEE802.lib的物理层有线网络与无线局域网在物理层上的主要区别表现在，有线网物理层采用电缆，而无线网物理层则采用无线电方式作为传输的介质，摒弃了电缆这种媒介。IEEE802.lib无线网，物理层可采用

6、三种形式，即跳频扩频层、直接序列扩频以及红外线层［2］。其选择完全基于应用的需求。2.2IEEE802.lib的MAC协议从根本上讲，对于MAC协议，有线网与无线网技术上并无根本的区别。其不同主要体现在，无线上网终端移动性强,导致基于802.lib的MAC协议继续不能沿袭使用原来的局域网协议标准。无线局域网协议标准IEEE802.lib使用的是CSMA/CA协议，即有冲突避免的载波监听多路访问方式实现网络共享。[3]该CSMA/CA方式可用如下方法实现：数据包传输以前，相关无线设备首先对网络进行监听，判定否有其他设备正在占用网络进行传输。当监测到有其他的传输正在进

7、行，则等待一段时间，再次监听，直到无其他设备占用网络，则进行本次网络传输。802.lib釆用了RTS/CTS机制,即发送请求/清除请求，用于将传输冲突的概率降至最低。同时，为了保证数据传输的可靠性，还采用Yack确认的机制，在接收端收到数据后，向发出端发送一个确认ACKo若发送端未收到该确认通知ACK,即表示数据传输出错，数据已丢失，发出端将再次传送该数据。2.3IEEE802.lib性能分析IEEE802.lib协议在媒体访问控制层采用CSMA/CA协议以实现无线信道的共享。在实际用应中，尤其是网络中负荷不是很大的情况下，发生冲突的概率极低。与此同时，先进的网络

8、产品都有一