工業無線，風起云涌
Madanmohan Rao講述了工業無線領域最新的趨勢和發展情況。
http://www.moduwu.com 2012-05-03 17:26 來源：中國自動化學會專家咨詢工作委員會
在蘋果公司聯合創始人和創新大師斯蒂芬•喬布斯去世之后，我讀到的印象最深刻的文章是《斯蒂芬•喬布斯如何改變汽車行業》（刊登在《福布斯》雜志上）。
斯蒂芬•喬布斯不僅改變了計算機和娛樂產業，他還對汽車產生了巨大的影響。現在，人們看到自己的汽車就仿佛是起居室的延續。《福布斯》雜志駐底特律首席代表Joann Muller解釋道：“可能沒有哪一種外部設備或者公司，像蘋果的iPod和iPhone這樣對汽車的娛樂系統產生如此重大的影響。
iPod將統治了汽車娛樂幾十年的CD機淘汰進了垃圾堆，并且很快成為車載音樂的默認設備，以至于“集成iPod”甚至成為幾乎所有汽車制造商的關注點，變成了一個重要的汽車詞匯。最近更是由于iPhone的強勢，蘋果再一次改變了汽車娛樂的規則。有誰還需要安裝在儀表盤上售價2000美元的導航系統？為什么不使用iPhone的導航插件呢？現在，我們只是剛剛開始看到插件的影響，蘋果幾乎只是靠一己之力就影響了汽車制造商和他們的電子策略。而蘋果的iPad現在也已經開始為昂貴的后排座椅娛樂系統拉起了喪鐘。
我們也開始看到與消費品相關的創新正在蔓延到工業自動化的世界。在21世紀，工程、制造、車間和運營經理、維護工程師和其他工廠工作人員，都需要隨時隨地的查看當前的運營數據。
英維思運營管理公司的Wonderware事業部，已經發布了SmartGlance來彌補移動通訊上的鴻溝。這是一款移動插件，可以直接向用戶的智能手機提供更新頻率到每一分鐘的關鍵車間數據報告和分析。
報告的生成和傳輸基于云技術，非常安全，可以保證隨時隨地查看車間數據，支持更快的決策，以及更加順暢的合作。這一插件與Wonderware數據庫以及其他數據源兼容。
SmartGlance融合了兩項重要的移動計算技術：智能手機和云計算，可以使用工業網絡數據，非常適合流程、電力和制造行業。來自車間的數據可以發送給云，用戶可以使用裝備蘋果或者黑莓操作系統的設備連接數據。該插件還可以將數據轉化為更容易理解的報告，可以隨時隨地查看。Wonderware英國和愛爾蘭地區事業部經理Susan Roche說：“因為可以使用電子郵件分享報告，對于現場管理來說就可以更快更好的進行決策。”
然而，現實一點的話，我們應該認識到要讓更加保守的控制工程和工業自動化行業接受這些創新，還是需要漫長的過程。
“盡管摩爾定律指出處理速度會在每18個月翻一番，然后價格下降一半，但是對于工業控制創新來說這還是猴年馬月的事情。我要說的是，也許某一件事情在IT或者消費電子領域只要一年就可以接受，而在工業自動化這里卻需要七年”，開這個玩笑的是John Kowal，他是ISA成員，也是機器自動化與控制組織（OMAC）的董事之一。
“我們還應該避免下一次‘現場總線戰爭’，這種情況現在看起來又要發生在集成安全網絡當中了，”Kowal提醒說：“我們需要推動自動化技術與制造更加緊密的結合，無論是在發達或者發展中國家都是如此。”
M2M連接
也許人與人直接的互聯網和物聯網之間最可能的聚合方式就是使用現在無線廠商的全新機器對機器（M2M）產品。一份由Machina研究公司發布的最新報告顯示，M2M的數量將從2010年的10億個增加到2020年的120億個，其中有23億個將會用于無線廣域網絡連接。移動網絡運營商預計在2020年將會從7140億歐元的M2M市場中拿到400億歐元的收益。
盡管潛力巨大，但是要實現M2M還是一項非常復雜的任務。
“我們現在談論M2M，有點像第二次工業革命”，報告的合作者Matt Hatton說到。在未來的十年當中，聯網設備的增長將會從根本上改變我們生活和工作的方式。隨著這種改變而來的，是靈活的服務提供商開拓自己市場的機會，是聰明的企業革命性改變工作方式的機會。”
Machina研究公司的《2010-20年M2M全球預測和分析》報告指出， M2M的連接數量將會占到2020年全球數據連接的一半。到2020年的時候，歐洲將會是M2M部署最多的地區，估計會占到全部連接數量的28%。而最大的兩個單一市場將會是中國和美國，它們分別占總體份額的21%和20%。
這一巨大的機遇同時也意味著巨大的挑戰，報告的合作者Jim Morrish指出：“在我們所分析數百個個應用中，任何一個都有著自己的獨特之處。”他所指的應用需求來自設備制造商、服務提供商和系統集成商。
在收入方面，M2M的市場將會從2010年的910億歐元增加到2020年7140億歐元，年均復合增長率高達22.9%。歐洲將會在2020年帶來超過2000億歐元的收入，而美國將會是收入最多的單一國家，會帶來超過1500億歐元的收入，緊接下來的是中國，市場超過1100億歐元。
根據重讀移動網絡內部觀察者公司發布的報告顯示，M2M還會在制造行業激發射頻識別（RFID）技術的進一步創新。
“包括從航天到油氣再到電子行業的很多大型公司，都在使用RFID技術管理多個M2M應用”，重讀移動網絡內部觀察者公司的研究分析師和報告撰稿人Denise Culver指出。他接著說到，如果M2M和RFID解決方案供應商可以投入時間開發更新、價格更便宜的RFID標簽的話，他們的機會無限。制造行業使用RFID和M2M技術主要的動因就是提供雇員和系統的生產率和效率。
制造企業的庫存管理也是RFID和M2M供應商和服務提供商最主要的機會所在。RFID和M2M供應商最大的挑戰是標簽居高不下的價格，尤其是在今天技術預算不斷降低的背景之下。
供應商在行動
制造執行系統（MES）和企業資源計劃系統（ERP）都在越來越多的使用無線數據，用于工廠設備連接和企業網絡層的通訊。像EnOcean這些公司可以制造無線模塊，通過能源收集裝置從周圍環境中獲取能量。這些裝置可以從運動、燈光甚至溫度差中汲取能量，驅動工業自動化的全自動充電和免于維護的解決方案。
儀表控制公司Spectris收購了紅獅控制，最近它又收高了面向工業市場制造柔性工業以太網開關、自動化和無線解決方案的廠商Sixnet。
Radiocrafts發布了一款全新的、功能強大的網絡協議，可以在低于1 GHz和2.4 GHz的頻率下下運行，無需ISM許可。其中的TinyMesh可以在不借助外力的情況下實現自成型和自修復。據稱因為其易于使用和自配置的功能，它已經在最短的時間內被市場接受。
Radiocrafts技術解決方案經理Hallvard Moholdt說，TinyMesh支持最大的節點網絡互操作，可以在自動化應用在降低能源消耗。
低功耗藍牙是由藍牙SIG開發的一種開放式標準，它的目標是滿足無線傳感器應用對于超低功耗、快速連接、以及可靠性和安全性方面的需要。低功耗藍牙的能耗要比傳統藍牙解決方案低10-20倍，短距離數據傳輸速度卻要高出50倍。
像Bluegiga這樣供應商已經發布了嵌入到客戶應用中的開發工具。該公司的能量棧API支持開發人員使用標準的開發工具開發高度客戶化的低功耗藍牙技術。
紫蜂聯盟最近宣布已經完成并且批準了由聯盟成員Convergence Wireless、江森自控、施耐德電氣、西門子、英格索蘭和Ubilogix共同開發的紫蜂建筑自動化標準。紫蜂是一種綠色的全球性無線標準，可以智能連接和協調多種設備。
聯盟還宣布發布第十個標準—紫蜂網關，它可以提供一個簡單、高性價比的與互聯網連接的方式，幫助服務提供商和企業將紫蜂網絡與互聯網連接。紫蜂網關支持連接基于互聯網協議的網絡，同時還可以連接各種云服務。
與此同時，行業巨頭羅克韋爾自動化宣布，通過其面向室外、實時室內和低功耗流程儀表的集成架構系統，支持工業標準無線網絡技術。
思科系統公司是羅克韋爾的合作伙伴，它為主流的工業自動化提供了全新的無線解決方案。這個領域其他的廠商還包括Data-Linc集團、FreeWave技術、Hiprom和Spectrum控制。
思科系統公司是羅克韋爾的合作伙伴，它為主流的工業自動化提供了全新的無線解決方案。
IEEE 802.11n（無線-N）標準可以用同樣的方式改變無線以太網。根據羅克韋爾自動化的報告顯示，它的全雙重百兆網絡改變了有線以太網，使主流應用的實時控制成為可能。它還對控制器對控制器、互鎖以及提升操作員的移動能力具有影響力。
在不久的將來，無線技術將會作為有線架構的補充，非常適合車間中的設備部署。羅克韋爾自動化和思科一同開發的“無線到工廠”參考架構，目標就是為車間層提供行動指南和最佳事件案例。通用的標準支持網絡互聯，提升了通用無線基礎架構的功能，進而可以更加高效連接并監控不同的設備。然而，行業的主要挑戰還是在于簡化M2M的部署流程。
“實施一項新的服務，通常需要不同的硬件架構搭配合適的軟件，以及設備、IT系統和服務商之間的硬件連接，”弗若斯特蘇利文公司供應自動化與流程控制研究團隊的研究經理Laurel Donoho說道。
整個服務提供商體系的合作，不僅能夠提升每一家公司的實力，還可以讓人們更加理解新技術，為消費者創造價值。網絡門戶和社交媒介成為21世紀加強這種合作的強大工具。
舉例來說，德國電信最近在鹿特丹舉辦的一次有一百五十名解決方案合作伙伴參加的國際會議上展示了它的M2M伙伴網站網站門戶（www.telekom.com/m2m）。合作伙伴都可以使用這個門戶，無論其公司的規模和國別。這為全世界的硬件、軟件和服務提供商、系統集成和端到端解決方案供應商提供了一個國際化的展示自家M2M應用的平臺。
這一門戶還允許M2M環境新的合作伙伴和用戶獲取現有產品的信息、尋找合適的合作企業、將自己的想法變成現實。它既可以支持本地門戶，也支持跨國貿易。
德國電信核心商業產品高級副總裁Rainer Deutschmann說，國際M2M競爭力中心和國際M2M服務聯盟幫助企業分析針對特別應用場景的解決方案。M2M門戶已經發布了來自16個國家和地區的40個合作伙伴的解決方案（其中包括來自亞洲的中國大陸、印度和中國臺灣的產品）。他們在電信M2M競爭力中心的九大應用領域展示多種解決方案。這些領域包括能源、汽車通訊、醫療、商業零售、工業自動化、公共部門、安全、交通與物流以及消費電子。
前方的路
總的來說，工業自動化領域一個非常明顯的趨勢就是通過控制網絡、以太網、廣域和無線網絡利用實時數據。無線聯網正快速成為工業體系中全面控制和信息基礎設施的關鍵組成部分。重振無線行業的關鍵前提包括自動化的通訊重連、對反射免疫、減少延遲、提升數據包傳輸速率。其他可以加分的項目還包括在商業射頻技術的基礎上使用IP實現長距離通訊和低功耗傳感器網絡。同時，包括邏輯鎖在內的安全服務對于保護運營和智力資產也不可或缺。技術進步是推動成本降低和驅動創新的關鍵因素。諸如傳感器、控制點和其他現場設備這些元件的商業化，連同最大限度提升資產效率和互聯網一致性的需要，都推動著M2M應用的創新和不斷進步。
安裝的行業標準一般是六到十八個月（根據規模的不同），但是新技術可以將其縮短到幾周，這得益于在多個層次上（設備到設備、設備到數據庫（對于內部信息）和設備到應用）的更加緊密的通訊。學術研究網絡也正在積極的融入到工業無線應用當中。比如，威斯康星大學麥迪遜分校的研究人員就開發了一款名 為Airshark的軟件解決方案，它可以在充滿噪音的環境中、模擬和數字設備都存在的情況下，高度準確的識別出藍牙和紫蜂設備。
風起云涌的無線技術將會繼續提供確定性和高速的表現，滿足工業生產中對于工人移動和實時通訊的需求。企業內部制造和商業系統的信息聚合，讓企業更加敏捷，能夠把握創新的基于。IT領域、無線通訊和車間聯網方面的專家，需要花更多的時間了解彼此的領域和文化。
編輯精選
