标签: 工业通信

在工业通信领域，RS485总线基于差分信号传输原理，是一种物理层串行通信标准，具备着抗干扰能力强、传输速率高（10Mbps@短距）、传输距离远（100kbps@1200m）及支持多点通信等优势。通过该标准构建的总线型网络，不仅可在复杂噪声环境下实现远距离的可靠通信，还能通过单总线拓扑高效连接数十个节点，显著降低布线复杂度与成本。 然而，RS485总线亦存在着可扩展性受限（设备节点存在上限）和故障排查困难（总线型拓扑结构）等劣势。随着物联网技术的快速发展，越来越多的企业开始探索采用Sub-GHz无线通信方案替代有线通信方案，这不仅能有效节省布线施工成本，还能极大地提升工业控制系统的灵活性。 那么，Sub-GHz无线通信能否“无感”替代RS485总线通信呢？ Sub-GHz无线通信，破局有线桎梏 Sub-GHz是指频率低于1GHz（如315MHz、433MHz、868MHz、915MHz等）的无线通信频段，通过窄带传输和高效调制技术，在该频段下进行设备间的无线通信可有效降低信号传输功耗、延长信号传播距离并提升网络节点容量，摆脱传统有线通信的“线缆束缚”，破解工业场景中设备密集部署、移动化作业与超低功耗运行的三大核心瓶颈。 通过部署Sub-GHz无线收发模块替代原有RS-485总线网络，不仅可以消除传统有线通信的布线需求，降低建设成本，还可支持星型拓扑与网状拓扑等组网方案，在增加设备节点数时无需再次施工布线。同时，在确保RS485设备与Sub-GHz无线收发模块接口、协议兼容的条件下，原有的RS-485总线网络亦可通过外接无线收发模块进行无线化改造。 值得一提的是，在实时性要求严苛（如工业控制毫秒级响应）、高速率传输与强干扰环境等工业通信场景中，RS485总线通信仍然存在着Sub-GHz无线通信所不能取代的应用优势。而在设备移动性需求高、环境布线困难与临时施工等工业通信场景中，Sub-GHz无线通信比RS485总线通信更具应用潜力。 RFM380F64，解锁工业通信的无线潜力 在实际部署Sub-GHz无线通信方案时，如何选择一款兼具协议兼容性与工业级可靠性的硬件载体，是实现对有线通信“无感”替代的关键一步。该硬件需通过高性能射频收发和低功耗设计来应对工业通信场景对灵活性和成本的挑战。 例如，华普微自主研发的RFM380F64就是一款集成ARM Cortex-M0 32位CPU内核和一颗超低功耗射频收发器、超低功耗、高灵敏度、远距离通讯、高性价比的Sub-GHz SoC射频收发模块。 RFM380F64集成了丰富的外设，支持标准的UART、I2C和SPI接口，提供多个通用IO，支持内部快频RC震荡、内部慢频R 震荡和32.768 kHz外部晶体振荡器，支持多种数据包格式及编解码方式、最多64-byte Tx/Rx FIFO、功能丰富的射频GPIO、多种低功耗运行模式和快速启动机制、高精度RSSI、手动快速跳频和多通道输入12位高速ADC。 RFM380F64的发射电流为74mA @+20dBm-434MHz-GFSK，接收电流为12mA @434MHz-GFSK，深度睡眠电流≤2.5uA。RFM380F64还具备超强抗干扰能力，适合复杂干扰环境的情景使用，可工作在434MHz、868MHz、915MHz三个频段上，并支持0.5-300kbps的数据速率，是有效替代RS-485总线通信的模块之一。 展望未来，无线通信将与有线通信在工业物联网的架构中形成互补格局。RS485总线通信将继续在非移动性设备、强实时、高速率及极端干扰环境中扮演关键角色；而Sub-GHz无线技术则将更广泛地解锁设备移动化、网络弹性扩展和超低功耗运行的价值，逐步覆盖RS485总线通信所力所不及的领域。

“硬件系统庞杂、调试周期长” “高频模拟前端不稳定，影响采样精度” “接收和发射链路难以同步，难以扩展更多通道” “数据流量大，处理与存储跟不上” 这些是大部分客户在构建多通道、高频宽的射频采样链路时，面临的主要问题。 AXRF49 正是为解决这些瓶颈而来——它依托于 AMD 第三代 Zynq UltraScale+ RFSoC ZU49DR，整合了： 16 通道 14 位高性能 ADC/DAC 高速可编程逻辑（FPGA） 四核 ARM A53 + 双核 ARM R5 处理器 高性能射频模拟前端（支持 sub-6GHz 直接采样） 让您从繁琐的硬件集成中解脱出来，专注于算法和系统创新。 通信原型开发：从分立器件走向单芯片平台 传统的 Massive MIMO 或小基站原型开发通常需要多个高速 ADC/DAC 模块、FPGA 板卡与嵌入式处理器组合而成，存在体积大、延时高、功耗高、接口调试复杂等问题，导致研发周期长、系统稳定性差。 AXRF49 通过内建的 16 路 14 位 DAC（最高 9.85GSPS）与 16 路 14 位 ADC（最高 2.5GSPS），实现了 sub-6GHz 频段内的直接射频采样与发射，彻底省去了中频变换链路。再加上其高达930K 逻辑单元、4272 DSP 单元的 FPGA 资源，可直接实现信道估计、波束赋形、DFFT、LDPC 解码等物理层加速逻辑。 光纤接口支持2×100G QSFP28，配合 5GB PL DDR4 带宽缓存与 M.2 NVMe，本地与远端处理无缝衔接，打造低延时、高并发的无线接入测试平台，适合5G NR和未来的 6G 空口研究。 相控阵雷达 同步、多通道、高速处理能力合一 雷达波束控制与干扰信号合成通常对 多通道同步、采样精度、低相位噪声、高带宽处理 能力 要求极高。而传统以多卡片堆叠方式构建阵列系统，不仅接口繁杂，同步性差，且系统集成工作量巨大。 通过 RFSoC ZU49DR 的 RF-ADC/DAC 模块，AXRF49 可同步采集/发射 16 路射频信号 ，为相控阵波束形成提供硬件基础。利用其 可编程插值/抽取（1x~40x）功能 ，在保证高采样率的同时实现频域调制、抗混叠处理，满足雷达对不同信号体制的适配需求。 结合 FPGA 逻辑资源，可实现 LFM信号调制、脉压、MTI/MTD 处理 等关键算法，借助高速光口与外部后端进行实时数据记录或识别。相比传统方案，AXRF49 将“模拟前端+数字处理+系统控制”三者融合于单板，有效缩短系统搭建周期，并降低干扰路径复杂度。 医疗/工业检测新模式 高速数据采集与边缘AI融合处理 在高端超声、光学成像、射线检测等场景中，既需要高采样精度和实时性，又希望将更多智能前处理下沉至边缘端。 AXRF49 通过 RFSoC 将高速模拟采集链路（ADC）与 AI 运算能力有机结合，16 路 14 位 ADC 可覆盖 多探头传感器阵列 ，用户可基于强大的 FPGA 资源，灵活部署 降噪、滤波、特征提取、智能压缩 等算法，在 ARM Cortex-A53 与 R5 核心上进行深度模型推理或控制逻辑处理。 数据可通过 NVMe SSD 或 USB3.0 实时落盘，或经高速光纤/以太网上传至边缘服务器，满足工业质检与远程医疗对实时性与数据完整性的双重需求。AXRF49 支持在本地 FPGA 内部署 预处理逻辑 ，真正实现 “边采集、边处理” 的架构升级，顺应“采集即智能”的行业趋势。 从多通道射频采集到边缘智能预处理，再到高速数据外联，AXRF49 让原型验证不再受制于平台碎片化。它能帮助您缩短研发路径，助力您的方案更快落地、更稳健走向工程化。 ALINX 提供完整的用户开发手册和工具链与全备的技术支持，帮助您缩短从原型到量产的周期。欢迎您花 1 分钟扫码填写“客户信息登记表”，告诉我们您的需求。

由西门子（Siemens）生产的SIMATIC S7 PLC在SCADA 领域发挥着至关重要的作用。在众多行业中，SCADA 应用都需要与这些 PLC 进行通信。那么，有哪些高效可行的解决方案呢？宏集为您提供多种选择。 传统方案：通过OPC服务器与西门子 PLC 间接通信 SIMATIC S7系列的PLC是工业可编程控制器，能够实现对生产流程的实时SCADA监控，提供关于设备和流程状态的准确、最新数据。 S7Comm（全称S7 Communication），也被称为工业以太网或Profinet，是西门子为其SIMATIC S7系列PLC与SCADA系统之间的通信开发的专用协议。由于该协议是专有的，SCADA应用程序通常无法直接与这些西门子PLC通信。 为了实现通信， 通常采用OPC（开放平台通信）服务器作为间接通信的解决方案 。OPC服务器充当通信网关，将S7Comm协议“翻译”成SCADA应用程序能够理解的OPC格式。 这种通信方式在OT行业中是一种成熟且广泛使用的标准，但它也存在一些缺点： 高成本 ：额外的服务器对于安装（尤其是小型安装）来说往往价格昂贵。 复杂性 ：OPC服务器的实施在配置、部署和维护方面增加了额外成本。 安全性 ：新服务器需要精确且全面的配置，以避免增加安全风险（如暴露）或操作风险（如故障）。 尽管间接通信是一种可靠的方式，但其成本、复杂性和潜在的安全隐患促使我们寻找更高效的解决方案——直接通信。 宏集Panorama解决方案与西门子PLC直接通信 宏集Panorama SCADA软件平台原生集成了 S7Comm 协议，这意味着它可以直接与西门子 SIMATIC S7 PLC 进行通信，无需额外的 OPC 服务器。宏集Panorama 兼容以下 PLC 机型： S7-200、S7-300、S7-400、S7-1200、S7-1500。 1.提供两种直连通信模式 PUT/GET 模式 Panorama通过指定的地址（例如 DB001/S7_BIT:0）直接读取和写入 PLC 数据库，数据存储在 DataBlock 或 Tagblock 中。 符号寻址模式(Symbolic Addressing) Panorama可解析数据库中的符号地址，例如“TemperatureSensor”，这些符号地址对应实际设备信息，使数据访问更加直观。 在这两种通信方式中， 符号寻址模式更加推荐 ，因为它更加直观易用，能够减少错误，提高数据采集和PLC控制的准确性。然而，旧款 S7 PLC 仅支持 PUT/GET 模式，而新款 PLC 兼容两种模式。因此，在可能的情况下，建议始终采用符号寻址模式。 2.直连通信的显著优势 ✔降低成本 ：无需 OPC 服务器，减少额外投资及维护费用。 ✔简化配置 ：减少配置步骤，加快部署，提高运维效率。 ✔增强安全性 ：减少额外服务器，降低网络暴露面，同时 S7Comm 协议支持身份验证、日志记录等安全机制。 ✔提高可靠性： 减少中间环节，降低故障风险，提升通信稳定性。 总结 尽管 OPC 服务器仍然是行业内的标准通信方式之一，但由于 SIMATIC S7 PLC 在工业领域的广泛应用，直连通信已经成为更理想的选择。 宏集Panorama SCADA平台通过原生支持 S7Comm ，大幅降低通信复杂度，同时优化成本、安全性和可靠性，让 SCADA 系统更高效、稳定。随着 S7Comm 等先进技术的持续集成，工业自动化正在迈向更加高效、安全的未来。

一、前言 传统路由器通过电缆或光纤线路访问Internet，在很多场景或区域下存在着很大的局限性，例如在行驶的火车上，在固定电话稀缺或没有其他接入方式的地区都是十分受限的。随着科技的发展，很多行业应用都需要具有更强大功能的路由器，此时蜂窝路由器的引入就发挥了极大的作用。 与标准路由器不同，蜂窝路由器可以通过蜂窝数据网络访问Internet，并且在连接到 Internet 时移动的能力是蜂窝宽带的主要优势 。蜂窝路由器在连接的 LAN 设备和企业数据中心等端点之间建立安全连接，将企业安全扩展到边缘解决方案， 允许企业或政府机构几乎在任何地方提供数据连接 。 二、 虹科M!DGE工业蜂窝路由器 虹科M!DGE工业蜂窝路由器主要用于关键基础设施的 SCADA系统和遥测应用，如电力和水利设施、石油和天然气行业。 由于M!DGE的多功能性，它也很适合于 POS、ATM、网络监控和安全/监视等对可靠性要求较高的应用场景 。 三、亮点优势 （1）串行SCADA协议 虹科M!DGE是一款工业级蜂窝路由器，非常适合在许多不同的无线应用中使用。作为SCADA通信的主要手段，虹科M!DGE通过特殊的软件驱动程序将串行SCADA协议地址映射到路由器 IP地址，并减少通过无线传输的数据量，支持DNP3, DF1, IEC101, Modbus RTU, PR2000, RDS, Siemens 3964(R), COMLI, SAIA S-bus, Mars-A, UNI, Async Link协议。 （2）高可靠性 侧面设计有2个用于Micro SIM的SIM卡槽，支持自动故障切换；通过IEC 61850-3, IEEE 1613认证，符合变电站要求。 （3）高安全性 提供权限管理控制功能，提供4个级别访问方式（访客、技术人员、安全技术工程师、管理员），每个级别支持无限个用户登录；支持IPsec协议，提供加密的端到端隧道模式，在隧道模式，整个IP数据包都经过加密和身份验证，然后封装到新IP数据包中。此外，虹科M!DGE配置有功能齐全的标准Linux防火墙（第2层– MAC,第3层– IP,第4层 – TCP/UDP, SMS筛选器）。 （4）接口类型丰富 含有1个SFP接口、4个千兆以太网口、1个RS232/RS485接口、1个USB、3个DI、3个DO、 1个DiffDI、2个天线接口以及5个终端服务器。虹科M!DGE还支持可选mPCle扩展模块，扩展第二个蜂窝模块、2个RS232接口、GPS等。 （5）管理与诊断 提供Web管理界面，用户通过输入设备IP地址进行登录，支持远程访问和固件升级。同时，虹科M!DGE提供嵌入式诊断，包含事件日志、技术包支持、数据统计、固件报警输出和输入等；提供事件功能，用户可以在管理页面中设置各个事件的严重性，某些事件可以生成 SNMP 通知并可以更改硬件报警输出（AO、DO1、DO2）的电平。事件还可以生成 SMS 通知发送到定义的电话号码。

  最为实用的Profibus故障诊断仪 “再也不能没有它（Profibus Tester）了” ——谢晓锋 广州虹科电子技术支持工程师         在Deckel Maho Pfronten（德国公司），每一台设备都必须带有合格的详细测试报告，报告内容必须包括总线物理层及通信层，才能够在工业现场正常地使用。而Softing公司的Profibus Tester 4在这一测试过程中扮演着一个至关重要的角色，它保证了设备的运行质量和故障的可探测性。         现代设备的高精度、高可靠性对于设备厂家来说是至关重要的，因为这是他们能够在竞争如此激烈的设备生产领域占有一席之地的资本。所有的设备厂家都知道坚持技术的创新是保持设备高质量和高可靠性的唯一途径，而目前的技术焦点在于现场总线技术。Deckel Maho Pfronten GmbH电气装配部门的部门经理Klaus Asen这么说到：“我们的客户中，特别是来自于汽车工业和设备供应行业的，他们都需要一些可以保证我们公司产品运行质量的证明。以往的做法仅仅就是在设备中加入一个信号示波器，而现在我们用的是Softing公司的Profibus Tester 4，它可以提供我们设备的各种详细信息。”       图1：Profibus Tester 4（BC-600-PB）是一款能够在运行过程中进行总线诊断的强大工具。它不单单能诊断总线，还能随意诊断各个设备，即使没有PLC运行，它也能轻松地完成诊断。 Profibus Tester是最顶级的诊断设备         在Deckel Maho Pfronten GmbH电气装配部门，Profibus Tester已经成为他们的设备和现场服务工程师不可或缺的一部分。一开始Klaus Asen并不觉得总线诊断工具对他们来说很容易上手，因为在还没使用Profibus Tester之前，市场上所有的诊断工具都需要文件配置并应用于特定的环境中，比如测试信号质量，扫描零散故障，或进行最终质量控制，但是Profibus Tester的出现彻底抹平了他的顾虑。他补充到：“Profibus Tester取得成功的因素在于它形象化地提供了现场设备的各种有效数据，而其他厂家的诊断工具仅仅只是以十六进制的格式去显示分析数据。我们最感兴趣的是Profibus Tester能够快速地反馈信号的质量，通过这种方式，我们可以直接得出造成故障的原因，比如是否存在失效的终端电阻，是否存在有缺陷的线缆，或是否存在不正确的连接方式等等。而且Profibus Tester精细的工艺设计更是其锦上添花之处。”另一个至关重要的方面在于Profibus Tester能够在诊断的过程中进行数据记录——可作为设备能够在总线系统中完整正常运行的质量凭证，或用于生成记录文件存放于设备文件资料中。   图2：Profibus Tester 4：信号测试，可存储示波器，协议分析，模拟主站 一个工具可满足所有的诊断         之前一个完整的总线诊断工具至少包含了两个独立的部分，分别用于物理层诊断和通信层面的分析。而现在仅仅一个Profibus Tester 4就包括了信号测量，可存储示波，模拟主站，协议分析等多种功能，这使得它完全可用于设备试车，系统验收，总线排故等。另外，Profibus Tester 4不仅可以手持使用，而且可以连接PC或笔记本并用Profibus Diagnostics Suite软件进行诊断。Klaus Asen还提到Profibus Tester使用起来非常容易上手，测试结果也清晰易懂。您只需一个按钮或点击一下鼠标就可以进行诊断，诊断的结果可以清楚直观地显示在自带的显示屏上，或显示在Profibus Diagnostics Suite软件上，即使使用者没有足够的经验也能够轻松地进行诊断。Profibus Tester 4连接上总线系统之后就可以自动地扫描波特率和开路电压。在手持方式下，Live Mode模式可以简单地实现总线诊断；在PC方式下，Profibus Diagnostics Suite软件提供了更多的选项用于分析和显示诊断结果。例如，Profibus Diagnostics Suite的状态栏可持续地指示当前总线的状态；利用Network Status功能可对总线进行快速诊断或自定义诊断；拓扑功能（Topology Scan)可反映整条总线和各个从站之间的线缆长度；趋势图功能（Trend Test)可及时发现和识别零散的故障。而对于更为专业的用户，Profibus Tester 4提供的示波器功能和报文帧分析功能允许用户进行更为彻底，更为细节的总线分析。 再也不能没有它（Profibus Tester）了        “我们不敢想像要是装配部门没有十二台Profibus Tester的话会是什么样子。我们利用这套工具进行设备的最终验收以保证设备处于完美的工作状态，而当试车过程中有问题出现时也能被及时地发现并解决，”Klaus Asen解释到“在大多数情况下，问题都是零散故障造成的，但一般不会立即导致设备故障，只有当这些故障持续一段时间之后就会导致设备的紧急停机并被断定为Profibus故障。在这种情况下，我们会把Profibus Tester连接到总线系统中实时检查所有Profibus设备的信号电平，一旦信号电平过低，说明一定有问题出现。”Klaus Asen还举了个例子：每一个被错误配置的设备都存在两个终端电阻，一个在内一个在外，这两个电阻造成的零散故障很难被立刻发现的。而Deckel Maho Pfronten GmbH的现场调试服务工程师只需简单地连接Profibus Tester到总线中就能够及时地发现那些信号水平比其它设备低的设备，然后再详细检查一下这些设备，就能快速地发现过剩的终端电阻并解决问题。 总结         Klaus Asen认为使用Profibus Tester 4最为关键的好处在于可以缩短查找总线故障的时间，使故障分析变得更加快速，从而大大节约了公司成本。他在总结与Softing公司的合作中说到：“Softing在各个方面都给他们留下了深刻的印象：从购买决策阶段的面对面演示再到后期的功能分析和广泛应用，他们都尽心尽力，并给我们的团队在评估解析转堵方面提供了专业的技术支持。”