气动技术中无线技术应用

气动技术中无线技术应用

甄全虎

河北龙和岩土工程有限公司 河北保定 071000

摘要：在目前的气动技术中，传感器和控制器的信号传输方式是有线传输，而无线技术必然要求可靠的无线传感器和控制器形成无线网络，因此开发气动技术中应用的无线信号传输元件非常重要。常用的单向图像无线技术在数据传输监控和管理应用中，对信号的实时性和可靠性要求较低。工业自动化气动技术的生产控制主要是严格准确的定时控制。

关键词：气动技术；无线技术；应用研究

随着无线技术在人类生活中的广泛应用，其不仅有效地推动了社会的进步，而且逐步影响了人们的生活习惯和生产观念，给人类的生产生活带来了很多便利。主要通过两个例子来对气动技术中无线技术应用进行研究，分别为在ZigBee技术的基础上研制出多个通道公用的信息传输模块，可以利用无线技术实现相应的信号传输。然后通过无线主流局域网技术进行全方面的分析，希望可以有效地促进我国气动技术在人类生活中的广泛应用。

1 无线技术运用研究

（1）通用无线技术传输模块。传感器在气动技术中承担着很重要的角色，其中应用最广泛的还是以有线技术为主。这样就不可避免地受到传输距离的限制。但是，若采用无线技术，就能够克服这个限制，如ZigBee技术，这种技术具有组网能力，可以不受传输距离限制地实现多节点传输。该研究是以ZigBee芯片CC2430为基础展开的，通过将一些有效的输出模块进行有机结合，从而有效地提高了无线信号传输的双向性，并且提高了信号传输的效率和速度。除此之外，还具有多路I／0端口，这对无线技术实现远程控制和远程检测有很大的帮助，为人们的使用提供了诸多便捷。此外，该研究通过在汽缸上安装霍尔元件来取代以有线信号连接方式为主的行程位置检测开关，通过无线传输模块作为连接器，将霍尔元件与气缸进行连接，这样气缸就可以将相应的行程位置信号进行传输，并且通过电磁阀进行控制，有效地提高了气缸的精度等级，并且在一定的程度上实现了其次位置信号的有效控制和传输。而对于电磁阀等一系列控制类的元件来说，也可以通过一些通用传输模块的连接，有效地对PLC进行全方面的控制，提高了PLC的可操作性，比如无杆气缸、有杆气缸等都是利用上述方法进行连接的，从而形成了一个系统性很强的控制系统。一般情况下，在无杆气缸和有杆气缸上都会安装相应的行程开关，而且根据气缸的种类和功能不同选择不一样的霍尔行程开关，从而有效地保证气缸的正常运行。除此之外，管路系统中还需要安装流量传感器、压力传感器和温度传感器，对气缸的各项数据进行实时的监测，保证气缸的正常运行。在系统线路中，所有的虚线都是电子元件之间的连接方式，可以通过多种连接方式进行连接，保证系统的正常运行。这样的测量系统不仅有极高的测量精度，还有很强的抗干扰能力。这是由于无线传感器节点操作简单且方便，而且在应用的过程中可以进行自动控制，提高系统运行的自动化程度，还可以在一定的程度上消除其他设备对其造成的干扰。就以手持无线测控器为研究对象展开分析和讨论，这种无线测控器也可以实现远程的控制和检测，而且该设备的功能相当于PLC设备，所以说可以在特定的情况下进行PLC的替换，不仅能有效地节约制造成本，还能保持与PLC一样的特点和功能。此外，该测控器还可以将测控到的数据进行储存，并且保存到相应的数据库中，便于后期的调用和查看。

（2）气动系统能量回收发电技术。无线低功耗原件和网络设备的供电如果选用电池供电，必须隔一段时间就对电池进行更换，而这些原件及设备大多要进行长时间不问断地工作，电池供电不是一种理想的方式。事实上，在气动系统中存在着很大的能量浪费，尤其是电动阀直接将做功后的压缩气体排放至大气中这个过程。于是我们研制了两种微型发电装置，其中一种发电装置是依靠汽缸向外排气时驱动微型叶轮实现发电的，最大功率180MV左右，并且不会对气缸的正常工作产生影响，产生的电能可以直接用于供电，也可储存到电池中保存。另外一种发电装置主要由射流振荡元件和压电材料组成，气缸排气时电流流过，会引起原件内部腔室膜片的振动，从而实现动力发电，但是由于该气动装置产生的电功率较小，所以该设备一般用于储存电能。

2 无线主流局域网技术对比分析

无线通信技术的发展非常迅速，无线通信技术在响应时间和组网能力的新突破可能是不可估量的，在当今竞争激烈的市场经济格局下，开展气动技术领域中的无线技术研究，可以快速地应对和应用无线新技术、新产品。Bluetooth、nRFShockBurst、ZigBee、wLAN等是目前主流的几种无线技术，它们的一些技术参数对比见表1，响应时间均为毫秒量级，其中具备“路由模式”的有zigBee和wLAN，可实现多级中继传输，从而突破信号传输距离的限制。

表l无线技术参数对比

蓝牙4．0的组网模式只有“点对点模式”，而蓝牙4．1提供了更多组网能力，可实现应用一部手机将多个蓝牙设备连接在一起，但蓝牙还是难以组成较大规模的传感网络，仅适用于“点对点”的应用环境。nRF产品的组网方式只有“一点对多点模式”，没有“路由模式”。在“一点对多点模式”中，一个节点可以向数个节点分别发送数据，也可以用广播方式向所有节点发送数据，如果节点采用shockBurst技术就会自动应答，导致数据碰撞冲突机率增大，会降低网络的可靠性。对于无线节点数小于10个的小型气动技术应用环境，可采用nRF无线技术。zigBee虽然能组成较大规模的无线网络，但由于传输速率只有250 kb／s，对于数据传输量较大的工业气动技术的应用还是不适宜。Wi—Fi不以低功耗见长，在数据传输时，Wi—Fi的功耗约为zigBee的10倍，而且wi—Fi没有休眠和唤醒机制，这导致Wi—Fi是当前智能手机的主要耗电量之一。但对于工业气动技术应用环境来说，数据传输的功耗是可以忽略的，因此wi—Fi功耗高的缺点显得并不突出。经实测，在信号强度RSSI为一50 dbm时，Wi—Fi的平均数据通信响应时间约为8 ms，满足工业气动环境对数据实时陛的一般要求。对于节点数较大规模的气动工业应用环境，目前WLAN无线技术是理想之选。

总之，无线技术之所以受到广大人民群众的欢迎，是因为它有这高效率以及便于操作等特点，在工程的多个部门以及生产过程中有着广泛的应用，并且体现出了其他技术不具备的特点和优势。同时气动技术在工业生产中的地位也在不断提升，这两种技术的冲撞将带来一场工业生产变革，无线技术在气动技术中的应用更加广泛了。

参考文献：

[1]张磊．浅谈气动技术中无线技术应用，2018．

[2]赵波．气动系统的无线数据采集与控制研究.2019.