无线RTU应用探索与展望 二零一四年九月

无线RTU的应用 无线通信技术的发展 无线I/O的探索 未来无线RTU的展望

无线通信技术的发展

随着技术不断进步，无线通信技术得到了快速发展，无论从民用产品还是到工业产品，无线设备无处不在，物联网的深入发展、4G技术正如火如荼，短距离的无线通信技术迅速在工业自动化领域快速发展，从传统有线，到新的缤纷多彩的工业无线网络系统，潜移默化地改变着我们的生活和工作。。。。。。 A S

一些数字的故事 2012年，我国物联网产业规模达到3650亿元，比上年增长38.6%;预计到2015年国内物联网市场规模将达到7500亿元，年复合增长率超过30%，物联网正步入发展的快车道。业内人士预计未来10年内物联网会大规模普及，其产业规模将远超互联网。

无线短程通信的应用定位 (2.5G/3G/4G) 卫星 ZigBee

我们选择的理由 在现在的短距离无线通信技术当中，每一项技术都有自己的优势和缺点，有着交叉的部分，但也没有太多的重叠。就目前而言，ZigBee通信技术对于监视和控制信号的应用相比较而言适中，不排除以后的发展过程当中，新技术相互融合、相互补充，有更好的通信技术可以应用。

基于2.4G 频段的工业领域内比较流行的主要有这几种无线网络标准：WirelessHART、ISA100、WIA-PA及ZigBee。 目前流行的无线通信应用 基于2.4G 频段的工业领域内比较流行的主要有这几种无线网络标准：WirelessHART、ISA100、WIA-PA及ZigBee。 目前，在物联网中的仪器、仪表应用比较多，我们公司在基于ZigBee技术的仪表和RTU积极探索以外，WIA-PA技术应用的产品也成功用于现场，也在开发WirelessHART仪表。

几种无线标准的简略比较 分类 协议类型 ISA100 WirelessHART WIA-PA Zigbee 拓扑结构 2层 上层Mesh 下层Star 1层 全Mesh 2层 上层Mesh 下层Cluster Star/Mesh/Cluster 物理层 802.11/802.15.4 802.15.4 射频频段 2.4G 2.4G、900MHz、433MHz 2.4G、915MHz、868MHz 设备应用 精简功能设备、现场路由器、手持设备、网关、网络管理器等 现场仪表、手持设备、网关、网络管理器，没有路由器 现场仪表、手持设备、路由设备、网关、网络管理器， 现场仪表、手持设备、网关 对无线网络的支持 HART 、Profibus、Modbus、FF尚无解决方案 HART、Profibus（未来可能） 未作规定 发起者 美国仪器仪表协会 HART通讯基金会 中科院沈阳自动化研究所 Zigbee联盟 适用于 仪表 仪表、RTU 仪表、RTU、IO

ZigBee技术的主要优点 ZigBee技术的安全性高，采用AES加密； Zigbee采用蜂巢结构组网，网络稳定性高； 成本相对较低，频段免费使用 支持星型、树型、网型节点分布，其网络容量节点多。 星型 树型 网型

ZigBee 频段参数 比特率 20kbps（欧） 比特率 40kbps（美） 比特率 250kbps（全球）

无线RTU的应用

RTU 无线应用（物联网）的基本架构 云 以太网(光线)、GPRS/CDMA、3G/4G、Wi-Fi、卫星通讯等 根据客户自身需求，利用感知数据或状态为用户提供有效的特定服务的应用层。应用层是对感知数据的一种特定形式的呈现。 云 以太网(光线)、GPRS/CDMA、3G/4G、Wi-Fi、卫星通讯等 将底层设备感知层数据传输到互联网上的网络层。网络层运用各种接入技术，最终接入互联网，云技术的存储、查询、计算能力。 RTU 各类传感器、控制器等数据采集控制设备，构成设备互联的底层传感网络组成的设备感知层，组成了物联网的底层基础(包括有线、无线智能终端、智能传感器等)

自动化系统中无线技术应用分类 三大类别 六小类 功能描述 安全 0类 紧急动作(恒为关键) 1类 闭环调节控制(通常为关键) 控制 2类 闭环监督控制(通常为非关键) 3类 开环控制(由人工控制) 监测监控 4类 标记产生短期操作结果 5类 记录和下载/上载不产生直接的操作 参考文献：《工业环境下无线短程通信的新近发展》 彭 瑜

无线RTU在油井的应用 无线产品应用始于2006年。。。 无线角位移 无线负荷 无线网桥 无线温度 无线RTU ZigBee无线网络 无线压力

无线I/O的探索

无线I/O模块FlexE 51X系列、无线转发模块及无线网关 模块系列 名称 I/O配置 无线通信扩展接口 FlexE 51X FlexE 510 4AI/2AO ZigBee 无线通讯 FlexE 511 4DI/4DO FlexE 512 8AI FlexE 513 4AO FlexE 514 8DI FlexE 515 8DO FlexE 516 4RTD 无线转发模块 FlexE 532 无线网关 SZ932Z

无线I/O模块组网 FlexE 512 网络 FlexE 510 SZ932Z 无线网关 FlexE 515 FlexE 513

无线I/O模块与有线模块、仪表的组网 SZ932Z 无线网关 有线I/O模块 RS485 有线I/O模块 有线智能仪表 网络 FlexE 515 FlexE512 FlexE 532 FlexE 313 FlexE 310 FlexE 311 网络 RS485 FlexE 532 FlexE 532 SZ932Z 无线网关 有线I/O模块 FlexE 313 FlexE 314 有线I/O模块 有线智能仪表

无线仪表和无线I/O模块组网 ZigBee网络 有线转 无线I/O SZ932Z无线网关 现场设备 无线I/O 无线I/O 无线仪表

有线和无线设备的一体化方案 Internet ZigBee无线网络 SZ932Z 无线网关 路由器 无线仪表 有线网络 无线I/O 现场设备 有线转 无线I/O 无线I/O 路由器 有线网络 现场设备 现场设备

未来无线产品的展望

无线技术使用体会 1、 ZigBee适合在采集/控制点较密集且中心端较近的地 方使用；如果采集点之间距离较远，采用GPRS/CDMA 、3G/4G DTU；采集点较密集而中心端较远的，宜采用GPRS/CDMA和ZigBee混合的方案。 2、 ZigBee 网络中只能有一个网关，如果要求冗余，需要通过其他办法。 3、 ZigBee虽然在2.4G频段上有16个信道，但对于一个具体设备只能在一个固定信道上，不能象WireLess或WIA-PA 实现自适应跳频。 4、单个数据包最大127字节

无线技术展望 ---- ZigBee IP ZigBee 联盟2013年宣布，第三套规范ZigBee IP 已于开发完成并向公众推出。ZigBee IP 是第一个基于 IPv6 全无线筛状网络解决方案的开放标准，为控制低功耗、低成本的装置提供无缝衔接的互联网连接。 该规范加入了网络层和安全层及应用框架，使 IEEE 802.15.4 标准更加完善。

无线技术展望 ---- HART-IP

无线技术展望 ---- IETF 6LoWPAN 6LoWPAN 作为一种新兴的基于IPv6 的无线传感网协议，具备更高的应用价值与发展潜力。但从目前的行业应用现状分析，未来很长一段时间内，Zigbee 仍然会承担一个很重要的角色。6LoWPAN 的逐步推广使得两种网络及其节点的互通成为必然。

1/工业级4G无线网关产品 Internet 4G 网络 ZigBee无线网络 SZ932Z 无线网关 4G 工业级网关 移动终端 无线仪表 无线I/O 有线网络 现场设备 现场设备 现场设备

2/搭载4G技术视频与无线结合的RTU 4G无线RTU模块 4G无线RTU模块 存储服务器 路由器 4G LTE 数据服务器 云平台 防火墙 本地监视 4G无线RTU模块

3/ 基于4G的无线安全RTU产品 Internet 4G 网络 一次一密 防火墙 路由器 4G安全RTU产品 4G安全RTU产品 1、内置安全 加密芯片 2、一次一密 现场设备 现场设备 现场设备

谢谢你的倾听 ！