百通赫斯曼無線網(wǎng)絡(luò)在智能工廠中的應(yīng)用

無線網(wǎng)絡(luò)在智能工廠中的應(yīng)用2016年11月2日張晗宜中國應(yīng)用工程師團隊經(jīng)理百通集團介紹源自1902年的全球領(lǐng)先的信號傳輸解決方案提供商1902年成立于美國芝加哥，至今已有將近112年歷史長期致力于創(chuàng)造最新的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)早期用戶包括大發(fā)明家托馬斯·愛迪生歷史悠久收音機，19世紀20年代電視機，19年紀50年代計算機網(wǎng)絡(luò)，20世紀80,90年代約瑟夫·百通托馬斯·愛迪生BeldenTodayJohnStroup，現(xiàn)任首席執(zhí)行官總部位于美國圣路易斯，同時在美國，加拿大，歐洲，拉丁美洲，非洲，亞洲以及中東地區(qū)都設(shè)有分支機構(gòu)銷售額

US$2.3B(2015財年)全球雇員8500名NYSE:BDC全球超過25家制造工廠，超過20家銷售辦事處工業(yè)商業(yè)廣播電視數(shù)據(jù)視頻音頻為關(guān)鍵應(yīng)用信號傳輸設(shè)計極致網(wǎng)絡(luò)通信產(chǎn)品業(yè)務(wù)平臺應(yīng)用領(lǐng)域市場分布默默的改變著世界百通的歷史……我們曾和偉大的企業(yè)或機構(gòu)一起合作…我們在幕后為他們提供幫助…通過創(chuàng)新和改變來創(chuàng)造更好的世界百通公司從單一的線纜供應(yīng)商起家，精益求精，不斷發(fā)展最終成為全球領(lǐng)先的信號傳輸整體解決方案供應(yīng)商集團戰(zhàn)略,企業(yè)文化,價值觀百通公司業(yè)務(wù)平臺線纜廣播電視Q3工業(yè)ITQ1工業(yè)連接Q2工業(yè)ITQ4廣播電視Q1廣播電視Q4廣播電視Q4CommunicationProducts廣播電視Q4工業(yè)ITQ3工業(yè)連接Q2廣播電視Q1工業(yè)ITQ2廣播電視Q1200920102011201220062005200720142015百通:在互聯(lián)的世界中始終引領(lǐng)潮流我們?yōu)槠髽I(yè)、工業(yè)、音視頻行業(yè)應(yīng)用，提供持續(xù)的高質(zhì)量的產(chǎn)品和解決方案GotoContents工業(yè)連接工業(yè)連接器工業(yè)線纜光纖跳接線光纖配線架光纖配線架可定制的工業(yè)連接解決方案工業(yè)IT工業(yè)以太網(wǎng)交換機和路由器工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理軟件工業(yè)IT解決方案

關(guān)鍵應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)解決方案為客戶關(guān)鍵應(yīng)用量身定制高可靠性、高穩(wěn)定性、高安全性的網(wǎng)絡(luò)解決方案

主要市場交通運輸（地鐵、高鐵、高速公路）離散制造過程控制能源和石化主要應(yīng)用自動化信息監(jiān)控安全監(jiān)控

解決方案全球合作伙伴網(wǎng)絡(luò)管理軟件工業(yè)安全設(shè)備工業(yè)以太網(wǎng)交換機路由器和網(wǎng)關(guān)工業(yè)無線平臺百通理解您的行業(yè)離散自動化能源過程自動化GotoContents交通百通理解您的行業(yè)石油天然氣化工冶金水處理采礦業(yè)造紙水泥汽車制造食品飲料工廠自動化樓宇自動化系統(tǒng)港口機場工業(yè)機械設(shè)備發(fā)電/輸電/配電光伏發(fā)電/太陽能熱發(fā)電可再生能源：

風力發(fā)電核能發(fā)電水力發(fā)電地熱發(fā)電GotoContents離散自動化能源過程自動化交通地鐵(捷運/輕軌/單軌列車)電車軌道交通系統(tǒng)鐵路、火車站赫思曼品牌介紹赫思曼自動化和控制有限公司是現(xiàn)代通信領(lǐng)域領(lǐng)先全球的一個現(xiàn)代化企業(yè)，位于德國的小鎮(zhèn)Neckartenzlingen。1924年，赫思曼電子公司由“香蕉插頭”之父RichardHirschmann先生創(chuàng)立，公司位于德國南部埃斯林根（接近斯圖加特）。2005年，赫思曼自動化和控制有限公司成立。2007年，美國百通公司收購赫思曼自動化和控制有限公司。德國赫思曼公司的發(fā)展歷史合作組織今天，從辦公網(wǎng)至控制網(wǎng)世界上第一臺IP67交換機*第一臺模塊化工業(yè)以太網(wǎng)交換機*第一個支持IEE1588精確對時以太網(wǎng)*世界上第一臺DIN卡軌式安裝交換機*光纖傳輸技術(shù)誕生19801984199019982001200220042005世界上第一個光纖以太網(wǎng)*發(fā)明出第一個光纖以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)*世界上第一個工業(yè)級防火墻及無線AP*2008支持IEEE1588V2的百兆以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)2010第一個零中斷以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)(HSR)*PowerMICEASGE

堅固耐用

高可靠性

長的平均無故障時間（MTBF）

冗余性（HIPERRing）

可視化（通過IndHiVision軟件管理）專注工業(yè)，應(yīng)用廣泛

全球性創(chuàng)新

成功要素:德國赫思曼公司領(lǐng)導(dǎo)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展網(wǎng)管軟件Hirschmann?產(chǎn)品系列非網(wǎng)管DINMount交換機ManagedDINRailMountSwitchesRackMount

SwitchesNetworkServices無線局域網(wǎng)IP67交換機嵌入式交換機光纖轉(zhuǎn)換器工業(yè)安全、防火墻赫思曼提供完整的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)解決方案智能工廠中的工業(yè)控制系統(tǒng)

–自動化系統(tǒng)自動化系統(tǒng)自動化系統(tǒng)–輸入設(shè)備傳感器(Turck,Omron,Banner,Rockwell,…)掃碼器(條碼,RFID)(Cognex,Keyence,Motorola,…)攝像頭(Panasonic,Bosch,Cognex,…)操作輸入(Rockwell,Siemens,Schneider,…)自動化系統(tǒng)–邏輯控制器可編程邏輯控制器(PLC)可編程自動控制器

(PAC)(Rockwell,Siemens,Schneider,Mitsubishi,Omron,…)工控機，上位機(Rockwell,Beckhoff,GE,Dell,…)分布式控制系統(tǒng)(DCS)(ABB,Honeywell,Emerson,Invensys,…)自動化系統(tǒng)–輸出設(shè)備閥門(氣動閥,液壓閥)(Parker,Numatics,SMC,,…)運行通知(Rockwell,Siemens,Schneider,…)機器人(ABB,Fanuc,Motoman,…)馬達，變頻馬達(Baldor,Siemens,Yaskawa,…)馬達控制，變頻器(Rockwell,Siemens,Schneider,ABB,…)+VFD自動化系統(tǒng)–輸出設(shè)備（執(zhí)行器）InOutLogic自動化系統(tǒng)–他們是如何協(xié)同工作的輸入設(shè)備通過發(fā)送信號給邏輯控制器來告知其當前的狀態(tài)“我識別到一個目標”“現(xiàn)場工程師把我設(shè)置到‘On’的位置”“包裹上的郵編是‘43612’”用戶通過對邏輯控制器編寫程序來控制機電設(shè)備的工作流程邏輯程序可以是復(fù)雜的也可以是相對簡單的

輸出設(shè)備從邏輯控制器上接受到開始或停止的指令信號“點亮指示燈”“增加反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速到1,000轉(zhuǎn)/分鐘”“移動到坐標xyz的位置并執(zhí)行抓取的動作’”信號傳輸是在什么位置？在輸入、輸出設(shè)備和邏輯控制器之間!自動引導(dǎo)車輛系統(tǒng)--AGVAGV10PLCI/OmoduleAGV雙天線無線客戶端

BAT-PRP系統(tǒng)要求抗震抗衰防護無線漫游的高可靠性需要通過無線來實現(xiàn)信號傳輸車內(nèi)設(shè)備要求體積相對精簡廣泛的Wi-Fi覆蓋容易配置和維護環(huán)境限制抗干擾能力強能夠和其他網(wǎng)絡(luò)兼容和集成

自動引導(dǎo)車輛系統(tǒng)是通過電池驅(qū)動，并且安裝了一系列機電設(shè)備，可以實現(xiàn)自動引導(dǎo)，自動駕駛，自動工作的車輛控制系統(tǒng)。能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車，工業(yè)應(yīng)用中不需駕駛員的搬運車，以可充電之蓄電池為其動力來源。一般可透過電腦來控制其行進路線以及行為。AGV以輪式移動為特征，較之步行、爬行或其它非輪式的移動機器人具有行動快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡單、可控性強、安全性好等優(yōu)勢。與物料輸送中常用的其他設(shè)備相比，AGV的活動區(qū)域無需鋪設(shè)軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制。因此，在自動化物流系統(tǒng)中，最能充分地體現(xiàn)其自動性和柔性，實現(xiàn)高效、經(jīng)濟、靈活的無人化生產(chǎn)。應(yīng)用描述百通解決方案M12cordset線纜傳感器M12cordset傳感器AGV–自動化叉車

10ForkLiftAccessClient

BAT-C系統(tǒng)要求抗震抗衰防護無線漫游的高可靠性需要通過無線來實現(xiàn)信號傳輸車內(nèi)設(shè)備要求體積相對精簡廣泛的Wi-Fi覆蓋容易配置和維護環(huán)境限制抗干擾能力強高防護等級IP65以上百通解決方案SensorVehicleAntennaAntennacableM12cordset12567RequiredSystemmodules1.vehiclecontrol2.Drivecontrol3.engine4.automationmodule5.safetymodule6.navigationmodule7.datatransmissionmodule(WLAN)43應(yīng)用描述自動引導(dǎo)車輛系統(tǒng)是通過電池驅(qū)動，并且安裝了一系列機電設(shè)備，可以實現(xiàn)自動引導(dǎo)，自動駕駛，自動工作的車輛控制系統(tǒng)。能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車，工業(yè)應(yīng)用中不需駕駛員的搬運車，以可充電之蓄電池為其動力來源。一般可透過電腦來控制其行進路線以及行為。AGV以輪式移動為特征，較之步行、爬行或其它非輪式的移動機器人具有行動快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡單、可控性強、安全性好等優(yōu)勢。與物料輸送中常用的其他設(shè)備相比，AGV的活動區(qū)域無需鋪設(shè)軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制。因此，在自動化物流系統(tǒng)中，最能充分地體現(xiàn)其自動性和柔性，實現(xiàn)高效、經(jīng)濟、靈活的無人化生產(chǎn)。自動傳送系統(tǒng)10自動傳送系統(tǒng)可以將物體抬舉到制定的高度并傳送至指定的地點，在自動傳送系統(tǒng)中安裝了一系列的傳感器和執(zhí)行器來執(zhí)行PLC的控制程序。PLC安裝在電氣控制柜中，電氣控制柜中安裝有以太網(wǎng)交換機來實現(xiàn)PLC和傳感器、執(zhí)行器之間的通信百通解決方案1SensorwM12cordset2IOBox抗震抗衰防護無線漫游的高可靠性需要通過無線來實現(xiàn)信號傳輸車內(nèi)設(shè)備要求體積相對精簡廣泛的Wi-Fi覆蓋容易配置和維護環(huán)境限制抗干擾能力強高防護等級IP65以上系統(tǒng)要求應(yīng)用描述AGV應(yīng)用（零丟包的無線解決方案）無線信號易受到干擾，傳輸不穩(wěn)定AGV客戶端在移動過程中漫游切換速度慢AGV客戶端在漫游切換時會丟包，從而導(dǎo)致傳輸中斷或故障缺乏有效的無線冗余機制和方法當無線和有線結(jié)合時同樣缺乏冗余機制當無線AP和交換機之間連接中斷時，缺乏有效的冗余恢復(fù)機制當前AGV應(yīng)用中客戶的“痛點”

ParallelRedundancyProtocol(PRP冗余協(xié)議)——“零丟包”2個冗余的平行網(wǎng)絡(luò)（WLANA2.4G&WLANB5G）每一個數(shù)據(jù)包，都會被復(fù)制一份，然后在WLANA和WLANB上面同時傳輸，從而保證在其中任一一條無線信號不好時，數(shù)據(jù)包還是可以收到，從而實現(xiàn)零丟包最先達到對端的數(shù)據(jù)包，將會被轉(zhuǎn)發(fā)，后到達的數(shù)據(jù)包將被丟棄，從而保證最優(yōu)化，最智能的網(wǎng)絡(luò)性能PRP無線客戶端AGV小車WLANA：2.4GWLANA：5GWLANB：2.4G支持PRP的RSP交換機WLANB：5GPRP應(yīng)用測試–在無線網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)場測試在2臺移動的吊車間通過無線互聯(lián)經(jīng)過了數(shù)周的測試時間AP1+2AP3+4測試結(jié)果——延遲分析SafetyHeartbeatround-triptimePRPChannelgetsclosetoEthernetaveragelatencyWLANA/B>PRP>802.3Max.latencyisreducedbymorethan90%!測試結(jié)果——抖動分析網(wǎng)絡(luò)拓撲圖筆記本電腦22.4G5GAP1,AP2,AP3都是單射頻的無線客戶端是雙射頻的，并開啟了PRP功能192.168.1.50RSP交換機上開啟PRP功能AP1,AP3運行在5G頻段，并使用相同的SSID:AGV-T5AP2運行在2.4G頻段并使用SSID:AGV-T2.4圖中藍色代表5G圖中紅色代表2.4G192.168.1.50RSP

PRP192.168.1.100192.168.1.70192.168.1.60192.168.1.250無線客戶端:雙射頻PRPAP1SSID:AGV-T5Channel149AP2SSID:AGV-T2.4Channel115G5G筆記本電腦1IndustrialHiVisionAP3SSID:AGV-T5Channel165Wi-Fi信號覆蓋設(shè)計藍色代表5G紅色代表2.4G2.4G和5G在圖中紫色的重疊區(qū)域內(nèi)同時覆蓋AGV小車移動方向5G5G2.4G2.4G2.4G5G2.4G5G2.4G5GAGV(雙射頻)無線客戶端開啟PRPAP1(單射頻)AP2(單射頻)AP3(單射頻)AP4(單射頻)Wi-Fi信號覆蓋設(shè)計——如何漫游？藍色代表5G紅色代表2.4G2.4G和5G在圖中紫色的重疊區(qū)域內(nèi)同時覆蓋AGV小車移動方向5G5G2.4G2.4G2.4G5G2.4G5G2.4G5GAGV(雙射頻)無線客戶端開啟PRPAP1(單射頻)AP2(單射頻)AP3(單射頻)AP4(單射頻)2.4G連接到AP15G連接到AP2Wi-Fi信號覆蓋設(shè)計——如何漫游？藍色代表5G紅色代表2.4G2.4G和5G在圖中紫色的重疊區(qū)域內(nèi)同時覆蓋AGV小車移動方向5G5G2.4G2.4G2.4G5G2.4G5G2.4G5GAGV(雙射頻)無線客戶端開啟PRPAP1(單射頻)AP2(單射頻)AP3(單射頻)AP4(單射頻)2.4G漫游到AP35G仍然連接到AP2（5G不漫游）Wi-Fi信號覆蓋設(shè)計——如何漫游？藍色代表5G紅色代表2.4G2.4G和5G在圖中紫色的重疊區(qū)域內(nèi)同時覆蓋AGV小車移動方向5G5G2.4G2.4G2.4G5G2.4G5G2.4G5GAGV(雙射頻)無線客戶端開啟PRPAP1(單射頻)AP2(單射頻)AP3(單射頻)AP4(單射頻)2.4G仍然連接到AP3（2.4G不漫游）5G漫游到AP4重點：在AGV小車行進過程中，2.4G和5G永遠都不會同時漫游網(wǎng)絡(luò)拓撲圖在客戶端上查看Wi-Fi連接狀態(tài)PRP故障切換場景1----斷開AP2的連接(零丟包)筆記本電腦22.4G5GAP1,AP2,AP3都是單射頻的無線客戶端是雙射頻的，并開啟了PRP功能192.168.1.50RSP交換機上開啟PRP功能AP1,AP3運行在5G頻段，并使用相同的SSID:AGV-T5AP2運行在2.4G頻段并使用SSID:AGV-T2.4圖中藍色代表5G圖中紅色代表2.4G192.168.1.50RSP

PRP192.168.1.100192.168.1.70192.168.1.60192.168.1.250無線客戶端:雙射頻PRPAP1SSID:AGV-T5Channel149AP2SSID:AGV-T2.4Channel115G5G筆記本電腦1IndustrialHiVisionAP3SSID:AGV-T5Channel165!注意:無線客戶端上的2.4G仍然連接在AP2上，此時無線客戶端并沒有漫游PRP故障切換場景1----斷開AP2的連接(零丟包)PRP故障切換場景2

----斷開AP1的連接(零丟包)筆記本電腦22.4G5GAP1,AP2,AP3都是單射頻的無線客戶端是雙射頻的，并開啟了PRP功能192.168.1.50RSP交換機上開啟PRP功能AP1,AP3運行在5G頻段，并使用相同的SSID:AGV-T5AP2運行在2.4G頻段并使用SSID:AGV-T2.4圖中藍色代表5G圖中紅色代表2.4G192.168.1.50RSP

PRP192.168.1.100192.168.1.70192.168.1.60192.168.1.250無線客戶端:雙射頻PRPAP1SSID:AGV-T5Channel149AP2SSID:AGV-T2.4Channel115G5G筆記本電腦1IndustrialHiVisionAP3SSID:AGV-T5Channel165!注意:無線客戶端上的5G仍然連接在AP1上，此時無線客戶端并沒有漫游PRP故障切換場景2----斷開AP1的連接(零丟包)PRP故障切換場景3

----AP1斷電(零丟包)筆記本電腦25G2.4GAP1,AP2,AP3都是單射頻的無線客戶端是雙射頻的，并開啟了PRP功能192.168.1.50RSP交換機上開啟PRP功能AP1,AP3運行在5G頻段，并使用相同的SSID:AGV-T5AP2運行在2.4G頻段并使用SSID:AGV-T2.4圖中藍色代表5G圖中紅色代表2.4G192.168.1.505G漫游到AP3RSP

PRP192.168.1.100192.168.1.70192.168.1.60192.168.1.250無線客戶端:雙射頻PRPAP1SSID:AGV-T5Channel149AP2SSID:AGV-T2.4Channel115G5G筆記本電腦1IndustrialHiVisionAP3SSID:AGV-T5Channel165PRP故障切換場景3----AP1斷電(零丟包)在客戶端上查看Wi-Fi連接狀態(tài)PRP故障切換場景4

----AP1，AP2都斷電(零丟包)筆記本電腦25G2.4GAP1,AP2,AP3都是單射頻的無線客戶端是雙射頻的，并開啟了PRP功能192.168.1.50RSP交換機上開啟PRP功能AP1,AP3運行在5G頻段，并使用相同的SSID:AGV-T5AP2運行在2.4G頻段并使用SSID:AGV-T2.4圖中藍色代表5G圖中紅色代表2.4G192.168.1.50RSP

PRP192.168.1.100192.168.1.70192.168.1.60192.168.1.250無線客戶端:雙射頻PRPAP2SSID:AGV-T2.4Channel115G筆記本電腦1IndustrialHiVisionAP3SSID:AGV-T5Channel165!注意:無線客戶端上的5G仍然連接在AP3上，此時無線客戶端并沒有漫游PRP故障切換場景4----AP1，AP2都斷電(零丟包)AGV應(yīng)用（無線AP上LAN端口監(jiān)控的高級功能）PRP故障切換場景5----斷開AP1的連接(零丟包)筆記本電腦22.4G5G