工業自動化是現代制造業的核心，旨在提高生產效率、降低成本、提升產品質量和確保生產過程的穩定性。隨著信息技術的飛速發展，WiFi模塊作為一種關鍵的無線通信技術，在工業自動化領域發揮著日益重要的作用。它為工業設備之間的互聯互通提供了便捷、高效的解決方案，推動了工業自動化向智能化、網絡化方向邁進。
WiFi模塊在工業自動化應用中面臨的挑戰及解決方案
1、信(xin)號干(gan)擾與(yu)穩定性問(wen)題
工業環境中存(cun)在著各(ge)種電磁干擾源(yuan)，如電機、變頻(pin)器、電焊(han)機等，這些(xie)設(she)備在工作過(guo)程(cheng)中會產生強烈(lie)的(de)電磁干擾，可能會影響WiFi信(xin)(xin)號(hao)的(de)穩定(ding)性和(he)傳輸質(zhi)量。此外，工廠車間(jian)的(de)建(jian)筑物結(jie)構(gou)、金屬設(she)備等也會對WiFi信(xin)(xin)號(hao)產生遮擋(dang)和(he)反(fan)射，導致信(xin)(xin)號(hao)衰減和(he)信(xin)(xin)號(hao)盲區的(de)出現。
解決方案：
優化(hua)WiFi網絡布局：在工廠車間進行WiFi網絡部署(shu)時(shi)(shi)，應充分考慮(lv)現場(chang)的環境因素(su)，合理(li)選(xuan)擇(ze)WiFi接入點(dian)的位(wei)置和數(shu)量(liang)。盡量(liang)避免將接入點(dian)安裝在電磁干擾源附近，同時(shi)(shi)可以(yi)通過增(zeng)加(jia)接入點(dian)的密度或(huo)采用分布式天(tian)線系統(tong)來增(zeng)強信(xin)號覆蓋，減少信(xin)號盲區(qu)。
采用抗干擾技(ji)(ji)術：選(xuan)擇具(ju)有抗干擾能力(li)的(de)WiFi模塊和設備(bei)，如支持信道選(xuan)擇、頻率自適應(ying)、信號(hao)增強(qiang)等技(ji)(ji)術的(de)產品(pin)。可以通過設置WiFi設備(bei)的(de)工(gong)作信道，避開(kai)干擾源(yuan)所在的(de)信道，提高(gao)信號(hao)的(de)穩(wen)定性(xing)。此外，還可以采用MIMO(多輸入多輸出)技(ji)(ji)術，通過多個天線同時發送和接收(shou)數據，提高(gao)信號(hao)的(de)傳輸質量和抗干擾能力(li)。
信(xin)(xin)號(hao)屏(ping)蔽與隔(ge)離：對于一些(xie)電(dian)(dian)(dian)磁干擾(rao)特別嚴重的區域，可(ke)以采用(yong)信(xin)(xin)號(hao)屏(ping)蔽和隔(ge)離措(cuo)施。例如，在電(dian)(dian)(dian)機、變頻(pin)器等設(she)備(bei)周(zhou)圍安裝(zhuang)金屬屏(ping)蔽罩，減(jian)少電(dian)(dian)(dian)磁輻射對WiFi信(xin)(xin)號(hao)的影響。同時，還可(ke)以使用(yong)屏(ping)蔽線纜連接(jie)WiFi設(she)備(bei)，降低(di)外界干擾(rao)對信(xin)(xin)號(hao)傳輸的影響。
2、網絡安全性問題
工(gong)業(ye)自動化系統涉及到(dao)企(qi)業(ye)的(de)生產(chan)運營和核心數據，網(wang)(wang)絡安全至(zhi)關重(zhong)要。WiFi網(wang)(wang)絡作為一(yi)種開放式的(de)無線(xian)網(wang)(wang)絡，容易受到(dao)黑客攻擊、數據竊取(qu)、惡意入侵等(deng)安全威脅。如(ru)果(guo)WiFi網(wang)(wang)絡的(de)安全性得(de)不到(dao)保(bao)障，可能(neng)會導(dao)致企(qi)業(ye)生產(chan)中斷、數據泄露、設備損壞等(deng)嚴(yan)重(zhong)后果(guo)。
解決方案：
加強網(wang)絡訪問(wen)控制(zhi)：采用(yong)(yong)身(shen)份認證(zheng)(zheng)(zheng)和(he)(he)授權機(ji)制(zhi)，對連接到WiFi網(wang)絡的設(she)備(bei)(bei)和(he)(he)用(yong)(yong)戶進行身(shen)份驗證(zheng)(zheng)(zheng)。可以使用(yong)(yong)用(yong)(yong)戶名和(he)(he)密(mi)碼、數字證(zheng)(zheng)(zheng)書、MAC地(di)址(zhi)過濾等方(fang)式進行認證(zheng)(zheng)(zheng)，只有通(tong)過認證(zheng)(zheng)(zheng)的設(she)備(bei)(bei)和(he)(he)用(yong)(yong)戶才能訪問(wen)網(wang)絡資(zi)源。同時，還可以根據(ju)用(yong)(yong)戶的角色和(he)(he)權限，對其訪問(wen)的網(wang)絡資(zi)源進行細(xi)粒度的授權管理，確保網(wang)絡資(zi)源的安(an)全使用(yong)(yong)。
加密(mi)通信(xin)數據(ju)：使用加密(mi)技(ji)術對WiFi網(wang)絡中的數據(ju)進(jin)行加密(mi)傳(chuan)輸，防止(zhi)數據(ju)被竊取和篡(cuan)改(gai)。目前，常用的WiFi加密(mi)協議(yi)有WPA2(Wi-FiProtectedAccessII)和WPA3等，企(qi)業(ye)應選擇安全(quan)(quan)性(xing)較高(gao)的加密(mi)協議(yi)，并定期(qi)更新密(mi)鑰，提高(gao)數據(ju)的安全(quan)(quan)性(xing)。此外，還可以采用VPN(虛擬專用網(wang)絡)技(ji)術，在(zai)公共(gong)網(wang)絡上建立(li)安全(quan)(quan)的加密(mi)通道，實現遠程設備與企(qi)業(ye)內(nei)部網(wang)絡的安全(quan)(quan)連接(jie)。
定期(qi)進(jin)(jin)行(xing)網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)安全(quan)(quan)(quan)(quan)檢(jian)測和漏(lou)洞(dong)(dong)修復：建(jian)立(li)健全(quan)(quan)(quan)(quan)的網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)安全(quan)(quan)(quan)(quan)管理制度，定期(qi)對WiFi網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)進(jin)(jin)行(xing)安全(quan)(quan)(quan)(quan)檢(jian)測和漏(lou)洞(dong)(dong)掃(sao)描，及時(shi)發現并修復網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)中存在的安全(quan)(quan)(quan)(quan)漏(lou)洞(dong)(dong)和隱患。可以使用專業的網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)安全(quan)(quan)(quan)(quan)檢(jian)測工具和軟件，對網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)設(she)備、服(fu)務器(qi)、應(ying)(ying)(ying)用程序等進(jin)(jin)行(xing)全(quan)(quan)(quan)(quan)面的安全(quan)(quan)(quan)(quan)檢(jian)測，確保網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)系統的安全(quan)(quan)(quan)(quan)性。同時(shi)，還應(ying)(ying)(ying)加(jia)強(qiang)對網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)安全(quan)(quan)(quan)(quan)事件的應(ying)(ying)(ying)急(ji)響應(ying)(ying)(ying)能(neng)力，制定完善的應(ying)(ying)(ying)急(ji)預案(an)，在發生安全(quan)(quan)(quan)(quan)事件時(shi)能(neng)夠及時(shi)采取措施進(jin)(jin)行(xing)處理，降低損失(shi)。
3、實(shi)時(shi)性(xing)與可(ke)靠性(xing)要求(qiu)
工業自(zi)動化生(sheng)(sheng)產過程(cheng)對數(shu)據傳(chuan)輸的(de)實時性(xing)和(he)(he)可(ke)靠性(xing)要(yao)求非常(chang)高(gao)，任何數(shu)據的(de)延遲、丟(diu)失或錯誤都可(ke)能導致生(sheng)(sheng)產過程(cheng)的(de)異常(chang)甚至(zhi)事故。然而(er)，WiFi網絡(luo)在一些(xie)復雜的(de)工業環境中可(ke)能會受到干擾(rao)和(he)(he)擁塞，導致數(shu)據傳(chuan)輸的(de)實時性(xing)和(he)(he)可(ke)靠性(xing)無法得到保障。
解決方案：
優化(hua)(hua)網絡(luo)配置和參(can)數(shu)(shu)設置：根據工業自動化(hua)(hua)系統的(de)實時(shi)性和可(ke)靠性要求(qiu)，對WiFi網絡(luo)的(de)配置和參(can)數(shu)(shu)進行(xing)優化(hua)(hua)調整(zheng)。例如(ru)，可(ke)以(yi)調整(zheng)WiFi設備的(de)傳(chuan)(chuan)輸(shu)功率(lv)、信道帶寬、數(shu)(shu)據傳(chuan)(chuan)輸(shu)速率(lv)等參(can)數(shu)(shu)，以(yi)提高數(shu)(shu)據傳(chuan)(chuan)輸(shu)的(de)效(xiao)率(lv)和穩定性。同時(shi)，還(huan)可(ke)以(yi)采用QoS(QualityofService)技術，對不(bu)同類(lei)型的(de)數(shu)(shu)據流量進行(xing)優先級劃分和帶寬分配，確保(bao)關(guan)鍵數(shu)(shu)據的(de)實時(shi)傳(chuan)(chuan)輸(shu)。
采用冗余(yu)設(she)計(ji)和備(bei)(bei)份機制(zhi)(zhi)：為(wei)了提高WiFi網絡的(de)可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)，可(ke)(ke)以采用冗余(yu)設(she)計(ji)和備(bei)(bei)份機制(zhi)(zhi)。例如(ru)，在關鍵的(de)生(sheng)產環(huan)節，可(ke)(ke)以部署(shu)多個WiFi接入點，當其中一個接入點出(chu)現故(gu)(gu)障(zhang)時，其他接入點可(ke)(ke)以自動接管工作，保證數據傳輸的(de)連續性(xing)(xing)。同時，還可(ke)(ke)以對重要(yao)的(de)數據進(jin)行定期備(bei)(bei)份，防止數據丟(diu)失。此外，還可(ke)(ke)以考慮采用雙鏈(lian)(lian)路(lu)或多鏈(lian)(lian)路(lu)的(de)通(tong)信方式(shi)，當一條鏈(lian)(lian)路(lu)出(chu)現故(gu)(gu)障(zhang)時，自動切換到(dao)其他鏈(lian)(lian)路(lu)進(jin)行數據傳輸，提高系統(tong)的(de)可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)。
結合其他通信技(ji)術：在一(yi)些對實(shi)(shi)時性(xing)和可(ke)(ke)(ke)靠(kao)性(xing)要求極高的工(gong)(gong)業場景中，可(ke)(ke)(ke)以(yi)考(kao)慮將WiFi技(ji)術與其他通信技(ji)術相(xiang)結合，如(ru)工(gong)(gong)業以(yi)太網、藍(lan)牙等。例如(ru)，在一(yi)些需要實(shi)(shi)時控制的工(gong)(gong)業設(she)備(bei)(bei)中，可(ke)(ke)(ke)以(yi)采用工(gong)(gong)業以(yi)太網進行(xing)實(shi)(shi)時數據(ju)傳輸，同時使(shi)用WiFi模塊進行(xing)設(she)備(bei)(bei)的遠程監控和管(guan)理。這(zhe)樣可(ke)(ke)(ke)以(yi)充分發(fa)揮各種通信技(ji)術的優勢，提高工(gong)(gong)業自動化系統的整體性(xing)能和可(ke)(ke)(ke)靠(kao)性(xing)。
WiFi模塊作為一種便捷、高效的(de)無(wu)線通信技(ji)術，在(zai)工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)自(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)領域具(ju)有廣泛(fan)的(de)應(ying)(ying)用前景(jing)。它為工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)設備(bei)之間的(de)互聯(lian)互通提(ti)供了(le)無(wu)線解(jie)決(jue)方案，推動(dong)(dong)了(le)工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)自(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)向(xiang)智能化(hua)、網絡(luo)(luo)化(hua)方向(xiang)發(fa)展(zhan)。盡(jin)管在(zai)應(ying)(ying)用過(guo)(guo)程中還面臨著(zhu)一些(xie)(xie)挑戰，如(ru)信號干擾、網絡(luo)(luo)安全(quan)、實時性(xing)與(yu)可靠性(xing)等問(wen)題，但通過(guo)(guo)采取相應(ying)(ying)的(de)解(jie)決(jue)方案，如(ru)優化(hua)網絡(luo)(luo)布(bu)局、加強(qiang)網絡(luo)(luo)安全(quan)防(fang)護(hu)、采用冗余設計和(he)(he)結(jie)合其他通信技(ji)術等，可以有效地克服這些(xie)(xie)問(wen)題，充分發(fa)揮WiFi模塊在(zai)工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)自(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)中的(de)優勢。隨著(zhu)WiFi技(ji)術的(de)不斷發(fa)展(zhan)和(he)(he)完善，以及(ji)工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)自(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)需(xu)求的(de)不斷增長(chang)，相信WiFi模塊在(zai)工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)自(zi)(zi)動(dong)(dong)化(hua)領域將會得(de)到更加廣泛(fan)的(de)應(ying)(ying)用和(he)(he)推廣，為工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)制造業(ye)(ye)的(de)轉型升級和(he)(he)高質量發(fa)展(zhan)提(ti)供有力(li)支持。
天工測控適合工業自動化應用的WiFi模塊
1、SKW1003：
特點：這是一款11ac雙頻AP/RouterWiFi模塊，符(fu)合802.11a/b/g/n/acWiFi解決(jue)方案。它集成(cheng)了雙核(he)MIPSCPU(650MHz)以及5x10/100Mbps速度的以太網交換機，支持USB2.0、UART接口。模(mo)塊內(nei)部(bu)集成(cheng)了2.4GHz2x2MIMOWLAN芯片(pian)和5GHz1x1WLAN芯片(pian)，內(nei)置PA和LNA，在(zai)不同頻段都(dou)有良好的信號(hao)傳輸能力。
優勢(shi)：具有較高的(de)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸速率，能(neng)滿足工業(ye)(ye)自(zi)動化中對大量數(shu)據(ju)快速傳(chuan)輸的(de)需(xu)求(qiu)。支持多種工作(zuo)模(mo)式(shi)，如AP模(mo)式(shi)、客戶端模(mo)式(shi)、中繼(ji)模(mo)式(shi)以及路(lu)由器模(mo)式(shi)，可靈活適應工業(ye)(ye)自(zi)動化場(chang)景中的(de)不(bu)同網絡架(jia)構需(xu)求(qiu)。
應用(yong)場(chang)景(jing)：適用(yong)于需(xu)要高速數據傳輸和靈活組網的工業自動(dong)化設備(bei)，如工業機器人(ren)的遠程監控與(yu)控制、自動(dong)化生(sheng)產線的數據采集與(yu)傳輸等(deng)。
2、WG23759：
特點：是一款工業級串口WiFi6+藍(lan)牙二(er)合一模塊。內置ESP32-C3芯(xin)片和(he)RISC-V32位單核微(wei)處理(li)器，主頻最高(gao)120MHz。WiFi支持IEEE802.11b/g/n/ax協議，藍(lan)牙支持Bluetooth5.0、Bluetoothmesh。采(cai)用SMD-22貼(tie)片郵(you)票孔封裝，尺寸小，方(fang)便嵌入式焊接，集成了大(da)量的外設接口。
優勢：具備(bei)強大的(de)(de)處理能(neng)力和豐富的(de)(de)接(jie)(jie)口資源，可滿(man)足(zu)工業設(she)備(bei)對(dui)多種(zhong)外(wai)接(jie)(jie)設(she)備(bei)的(de)(de)連接(jie)(jie)需求。支持遠程OTA升級，方(fang)便(bian)后(hou)期對(dui)模(mo)塊進(jin)行功能(neng)更新(xin)和維護。工作溫度范圍為-40℃~85℃，還可定制(zhi)-40℃~105℃的(de)(de)耐高溫版本，能(neng)適(shi)應工業環境中(zhong)的(de)(de)惡劣溫度條件。
應用場景：可廣泛應用于自助式終端設備、樓宇自動化、工業控制、遠程控制等(deng)工業自動化場景，例(li)如智能工廠中的智能倉儲設備、智能電表等(deng)設備的聯網通信(xin)。
3、LCS62604：
特點：是一款基于國產(chan)芯片全盛威(wei)TR6260方案的低(di)成本串(chuan)口(kou)WiFi模塊，支持2.4GHz單頻802.11b/g/n。3.3V供(gong)電，采用PCB天線或IPEX座子，尺寸(cun)為24.016.02.4(mm)，小巧(qiao)且易(yi)于集(ji)成。
優(you)勢(shi)：低(di)功(gong)耗的特性(xing)適合(he)對功(gong)耗有嚴格要求的工(gong)業自動化應用場景，可降低(di)設(she)備的整體能耗。支持串口(kou)透傳(chuan)，能滿足物聯網數據傳(chuan)輸需求，并且(qie)可通(tong)過(guo)串口(kou)AT指令控制，方便(bian)與(yu)工(gong)業設(she)備進行通(tong)信和控制，可對接云服務器(qi)和應用程序，加快產品的智(zhi)能化設(she)計和開發速(su)度。
應用場(chang)景：適用于智(zhi)能(neng)家(jia)居、智(zhi)能(neng)照明、智(zhi)能(neng)樓宇等(deng)(deng)工業自動化領域中的小型(xing)智(zhi)能(neng)設備的聯網通信，如智(zhi)能(neng)傳感器、智(zhi)能(neng)開關(guan)等(deng)(deng)。
