在高可靠性无线工业控制系统应对干扰

无线控制是用于工业系统的巨大的优势，但也有克服一些关键挑战。本文着眼于挑战的干扰呈现给那些在各种距离Decawave，领新科技，向Digi以及爱特梅尔的收发器设备和模块中实现高可靠性的工业控制系统和不同的频率和无线协议。

有许多不同的方式来最小化在无线控制系统中的工业自动化干扰。设计人员可以交易的链路预算，距离，频率和协议，以获得尽可能最可靠的无线连接。干扰可能来自各种渠道，从宽带电子噪声对操作附近的其他无线系统。

协议是一种方式优化链路，使用码分复用（CDMA），以尽量减少丢失的符号的效果。前向纠错和循环冗余校验（CRC）现在常规地加入到保持数据的完整性，但它们可以占用宝贵位在有效载荷中。

扩频和跳频技术也被用来减少干扰。在整个频率范围的扩展信号再一次减少了干扰的任意一个频率的影响。或链路可以检测的问题，并自动转移到另一个频带，以避免在一个跳频方案的干扰。

与此同时设计者可以权衡通过这些技术，它可以是最多12公里的某些系统提供的范围内，以提供在一个工厂内有较高的链路预算，可以是较少受到其他信号。

所有这些技术具有对所使用的频谱连锁反应。子GHz的868兆赫和902兆赫频带挤满了许多不同类型的意思扩频或跳频是不可行的链路，而2.4GHz频带是家里的低功耗ZigBee协议还具有容纳的Wi- Fi和蓝牙，并应对来自微波炉等工业系统中常见的干扰。

作为挑战的例子中，只有少数的ZigBee通道，不与无线网络连接（通道15，20，25和26）重叠，因此??有可忽略的干扰，而对于每个Wi-Fi信道有四个重叠ZigBee的渠道。在PER（分组错误率）的降低与干扰源和接收器和中心频率的差异（干扰源和接收器之间）之间的距离有密切的关系，呈现为使用2.4GHz频带系统设计者一些显著挑战。

代替的处理上，Decawave使用的3.5千兆赫至6.5千兆赫频带和超宽带协议的组合来提供更高的数据速率，通常在更不受干扰该磁头。 DecaWave的DW1000芯片是一个完整的单芯片CMOS超宽带芯片基础上，??IEEE802.15.4-2011标准。这是第一个在ScenSor（寻求控制执行网络检测服从回应）系列器件，工作在110 kbps的，850 kbps和6.8 Mbps的数据速率，并为更高频率的结果，也可以定位标签的对象既室内和室外在10公分。

DecaWave DW1000收发器图

图1：DW1000收发器的框图。

该技术既涉及高可靠性的链接精确室内位置与通讯用于工厂自动化，特别是在偏远或难以访问的位置。因为DW1000允许的时间和数据通信二者的精确测量，以同时发生，它可以用于广泛的各种应用由实时定位系统的开发者（RTLS）和室内定位系统，以及物联网和无线互联网传感器网络。

工厂自动化设备供应商可以采用该技术为自动化和监控工具，10厘米与3定位精度 - 5米适用的Wi-Fi实时定位系统。使用更高的频率还提供了数据传输速率高达6.8 Mbit / s的相比，250 kbit / s的用于ZigBee和1Mbit/s的为Wi-Fi。

所使用的协议是802.15.4a标准，这是突发位置调制（BPM）和二进制相移键控（BPSK）的组合。将合并的BPM-使用BPSK调制码元，每个码元被突发的超宽带脉冲减轻易受干扰，在任何一个特定的频率组成。该芯片还结合使用两种不同的码每个通道以进一步优化信道链路和减少干扰码分CDMA技术的六个信道频分（FDMA）的。这然后用集成FEC和CRC错误校正相结合，确保干扰对信号不会影响。

该技术还具有内置的抗多径干扰，如脉冲频率的频段并不反映良好，更容易消散。

该DW1000采用2.8 V单电源电压为3.6 V，并具有31 mA的发射模式电流和接收模式下电流为64毫安低功耗运行。

向下在子GHz频带，领新技术开发出了收发器，用于可靠的远程遥控器和传感器的应用。该TRM-900-TT由一个高度优化的跳频扩频（FHSS）射频收发器和集成的远程控制代码转换器。该FHSS系统允许更高的功率，干扰少，因此给出了一个范围比窄带无线电设备。

操作在902至928兆赫频带，所述模块实现的？112 dBm的典型灵敏度。基本版能够产生+12.5 dBm的发射机输出功率，并实现了射程超过2英里（3.2公里）的线路站点链接的典型环境在0 dB增益天线。高功率版本输出23.5 dBm时，实现长达8英里（12.8公里）。

射频合成器包含一个VCO和低噪声小数N分频PLL。 VCO的工作基频的两倍，以减少造成干扰，因此允许在更长的范围内的杂散发射。接收和发送合成器集成在一起，使他们能够进行自动配置，以实现最佳的相位噪声，调制质量和建立时间。

接收机集成