我们生活在越来越无线的世界，从电话服务到电脑网络到包裹交付和汽车进入。现在，该技术正在进入工业部门，只申请检查它如何影响运动控制。

用无线通信替换电缆提供许多好处，包括降低成本，占地面积，故障点和颗粒，以及简化的安装和维护。的简介工业以太网已经消除了在寻找测试点的机器下爬行安装人员和维护技术的需求;无线提供在黑桃中的优势。“您能够消除与必须制造电缆，路线电缆连接离散点相关的劳动力成本，”Parker Hannifin Corp.（加利福尼亚州Rohnert Park）的业务部门经理John Guite说。

当然，随着大益处的大挑战，主要是挑战，主要是伴随着可靠性，安全和安全性。余额在哪里以及行业的采用水平是现在和未来的？

无线基础知识
与工业以太网一样，有许多工业无线协议，既有专有和开放，争夺竞争为位置。其中大多数基于IEEE 802.1x标准之一，例如802.11a / b / g，802.15.1或802.15.4。

运动控制施加在通信上的主要要求之一是速度。该技术必须能够以所需的数据速率提供质量信号。我们可以基本上将运动控制通信分为两类。首先，最重要的通信类型是实际控制信号的传输：从运动控制器传递到从驱动到电机传递或换向命令的轨迹命令。“需要非常高的速度，在2到4毫秒的范围内，它需要确定性，具有少于1μs的抖动，”Zuri Evans说，Simotion产品经理西门子能源与自动化公司（诺克斯，格鲁吉亚）。“现在，无线不支持这一点。它只是不可取的，所以对于那些通信，我们仍将使用有线连接。“

其他类型涉及从运动控制器到PLC或PC的标准通信：开始/停止信息，速度设定值等执行这些类型的交换无线提供显着的好处，从而无需工人控制带有垂体的开销起重机的需要．其他标准通信包括在产品转换过程中下载CAM配置文件，与HMI通信等任务，等等。这里，无线也有一个角色 - 提供它可以执行要求。

使其可靠
在驾驶到隧道时遭受丢弃的手机或将金属订书机放置在无线键盘上的任何人都知道无线连接受到外部条件的影响。在生产线的情况下，即使是一分钟的停机时间可以创造出显着的积压，并且花费成千上万美元，任意和频繁的网络中断是不可接受的。

一种解决方案是使用网状网络体系结构而不是一系列点对点连接。网状网络由一个中心协调器和一组分布在整个工作空间的节点组成。实际上，信号通过跨越从一个节点到另一个节点到达目的地;类似于IP包在Internet上的传输方式。点对点网络可能容易受到变化或移动的影响，例如，如果与控制器有一条视线的轴移动到一块金属后面。而网状网络则不是这样;如果一个节点失去了它的连接，信号会自动沿着不同的路径重新路由到它的终点。

Parker Hannifin Group使用ZigBee标准测试了网格网络的功能。“我们会在建筑物周围移动我们的驱动器和控制，将它们抛在金属后面，并确保直接连接下降，”公司工程经理Steve Danek说。“我们使用网络分析仪来监控流量，并查看通过第三个点的重新路由。”

显然，您拥有的节点越多，网络的自由度越多，REROUTE信号的越多，而且节点也花钱，使网络设计平衡行为。“进行无线的一个动机是降低布线和安装的成本，”ABB Inc.的低压驱动器（新柏林，威斯康星州）的Greg Semrow说。“如果你必须有多个接入点，你显然是向系统增加成本。”

关键是只有许多节点，就像将提供有效的性能。机器设计师需要评估环境和应用程序。“配置和构建无线网络可能需要比有线系统更多的规划，”Danek承认。“每个安装都是独一无二的。”

有一个计划
对于无线系统，规划至关重要。这意味着评估您的申请，然后进行详细的网站调查。“该网站调查可能是系统集成商KAZIO网络的主要工程师（Leesport，Pennsylvania）的主要工程师系统集成商Melvin Foo，可能是最重要的方面。”“你必须知道那里有什么。有干扰吗？有思考吗？你的工厂有多少金属？是否有隐藏的终端发出可能会打扰您的系统的不同频率？您必须进行分析，并了解它是如何符合您的用户要求。在你想出设计之前，你必须想出一个计划。“ The information that needs to be gathered includes application requirements, type of wireless implementation, choice of frequency bands, size of the area to be covered, and more.

电子噪音是工厂地板上的多年生问题，特别是在WiFi和蓝牙的这些天，更不用说微波炉，所有这些都在2.4 GHz频段中运行。这使得IEEE 802.11a和802.15.4的标准特别吸引工业无线。“您可以将控制相关通信在802.11a处，5 GHz，这不太可能成为在植物环境中使用的频率，”西门子的工业通信经理Jeremy Bryant说。“Sometimes what our customers will do is monitor diagnostic pages using 802.11b or 802.11g because viewing data is not a very time sensitive operation, then for supplying start/stop set points, they’ll use 802.11a because they want to be on a frequency that's least likely to have interference.” When it comes to commands, time is of the essence. “If you're updating your website and it takes a little while to refresh, it's painful but the end of the world doesn't occur, whereas with control applications, you have to send updates to the devices every 8 ms. Within the world of wireless, that would be considered a high-performance application.”

网站计划只是第一部分。需要设置政策以防止可以触发中断的行为，如停放在协调员前面的叉车。“这与带入微波的人一样简单，”Foo说，掌握了一个最初顺利进行的客户端安装的例子 - 直到公司在工厂地板附近添加了一个新的休息室。“突然，有问题。你可以规划最好的，但如果你没有在工厂内有一定的政策或规则和规则，那么没有规划将要解决这个问题。“

让它安全
这个计划不应该只包括可靠性和性能;它还需要涵盖安全问题。无线计算机网络小组开发了各种加密方案，如WP、WPA和WPA-2，其中一些方案被各种工业无线协议所利用。Foo认为，安全策略甚至比所使用的方法更重要。他说:“首先，你必须制定某种安全政策，然后再看看能真正防止(入侵)的技术类型。如果您正在使用与其他系统相同的无线频带，这对您的网络的安全性或可靠性有什么影响?有人会不小心接入吗?在你尝试实施之前，你必须有一个好的无线计划。”

最小化漏洞的一种方法是限制信号的传输范围。忘记在技术园区传输的信号;理想情况下，他们甚至不应该在生产区域外延伸展。调整最大范围的系统不仅更容易拦截;由于接收器被衰竭，它更有可能受到干扰。更好地调整网络，使信号只有直到绝对必要的，最小化漏洞和噪声。

各种标准都有额外的保护功能。与蓝牙一样，ZigBee要求网络上的任何节点都携带唯一的ID，并在协调器上的表中列出，从而增加了一层安全。Guite说:“几乎不可能有人模仿这些网络中的一个节点，因为协调器本身必须允许在它自己的内存表中这样做。”“(黑客)将不得不直接与协调器通信，并更改其内存表，以包含特定的节点ID，因此这将是一件非常困难的事情。”

该方法在限制命令时支付额外的股息。考虑两次相同的机器。是什么可以防止用于机器A从下载到机器B的凸轮轮廓？如果每台计算机都有一个具有属于其网络的ID表的协调器，那么它将忽略不在其表上的ID的任何命令。

公司也可以使用现有的安全技术——不仅仅是无线加密，还有其他计算机网络技术。例如，西门子(Siemens)就利用无线技术来利用基于网络的控制和诊断。Evans说:“网页和无线网络是被设计成协同工作的，所以我们通过将许多这样的功能放到一个网络服务器中，就自然而然地得到了很多保护。”“你可以用你的黑莓或iPhone登录你的控制器，然后只要输入一个不同的IP地址，你就可以在无线网络范围内的任何机器上获取所有诊断信息。”

当然，如果黑客足够确定，可以破解任何安全方案。最终，重要的是要有无线运动控制面临的安全风险程度。“这不是微软，这是一个工业网络，”Semrok观察。“有多少黑客在建筑物上打开和关闭灯或关闭机器？是的，这是一个关注的问题，肯定需要在这种系统的发展期间考虑，但我认为风险与您拥有的PC或ERP系统具有巨大。“

他断言，更大的担忧是安全．无线网络只要能工作就很好，但当它不能工作时会发生什么呢?考虑一些应用，如高架起重机和自动引导车辆。“从我的角度来看，最大的担忧是我如何安全地停止这一过程?”Semrow说。“如果我受到干扰，如果我的无线传输中出现电子噪音或接收器坏了怎么办?系统的反应速度有多快才能让移动的起重机或其他东西安全停止?”

一种方法是在系统中分发智能，以便如果组件丢失信号并且无法重新建立与协调器的连接，则它们关闭自己并进入安全停止模式。

这一切都归结于有一个好的计划，不仅是为了安全，而且是为了整个无线系统。从长远来看，前期的时间投资可以减少头痛、成本和延误。

在本文的第二部分中，我们将研究机器建设者和客户如何结合无线和运动控制。