通信技术在流量计测量中的应用
点击数：37062012-09-25 16:13:09 来源: 江苏万迅仪表有限公司---官方主页
新闻摘要:现代通信技术是建立在数字技术基础上的一门新兴技术，将其引入测量和控制领域，大大推动了测量和控制技术的发展。用数字通信的方法传送信息与仪表中用模拟信号传送信息相比具有明显的优越性。
通信技术在流量计测量中的应用
现代通信技术是建立在数字技术基础上的一门新兴技术，将其引入测量和控制领域，大大推动了测量和控制技术的发展。用数字通信的方法传送信息与仪表中用模拟信号传送信息相比具有明显的优越性。
①准确。用数字通信的方法传送数据，辅之以检错技术，一且获得成功，就不存在模拟信号传送中的误差。
②节约通信线缆。在传统的仪表中用模拟信号传送信息，一对线一般只能传送一路信号。而现代通信技术中，用分时的方法传送信息，一对线能传送的信息量可达成千上万，甚至更大，因而可大大节约传送信号用的介质。
在数显仪表中，一般采用串行通信，通信速率虽然只能达到103~104bps，但因测量仪表中需要传送的数据量一般并不很大，通信时间间隔也要求不高，因此能够满足需要。
下面简要介绍通信技术在流量测量中的应用。
1 流量变送器中的通信
20世纪80年代以来，许多仪表公司相继推出自己的具有通信能力的流量变送器产品， 所采用的通信协议也有多种，其中最著名的是由Rosemount公司提出的HART协议(可寻址远程传感器数据公路)，它是在4~20mA电流上叠加1200Hz和2200Hz两个独立的频率信号，分别代表数字1和0。该频率信号呈正弦波形，幅值为±0.5mA，所以其平均值为0，故将其调制于4~20mA之上却不影响4~20mA的平均值，这样就使HART通信可以和4~20mA信号并存而互不干涉。
具有通信能力的流量变送器可同手持终端配合实现与4~20mA并存条件下的数字通信，也可经接口与PC机或DCS相连，实现全数字通信，完成多项任务。
1.1 与手持终端器(HHT)或智能现场通信器(SFC)通信
手持终端器或智能现场通信器是以微处理器为基础的与智能变送器进行数字通信的接口装置，是一种新型调试工具，利用它能在现场(或控制室)对智能变送器进行组态、测试、调整、校验、查看自诊断信息。图10.1所示为与苦持终端器的连接。现在多家仪表公司都有此类产品，用户对变送器进行维修、校验极为方便。
1.2 与流量演算器一起组成多量程流量计
差压式流量计现在仍然是应用最广泛的一种流量计，但是它的范围度较小，不能满足要求较大范围度的很多测量对象。例如，我国北方有不少以取暖设备为主要耗热设备的热用户，夏季的耗热量往往比冬季耗热量的1/5还要低，这样，计量仪表在夏季如果使用与冬季相同的测量范围，那么仅差压变送器误差一项就会给夏季计量带来无法容许的系统误差，所以有许多单位使用多量程流量计。像上面的例子是冬季使用高量程，夏季使用低量程。
现在有多种智能差压变送器都能采用通信的方法变更其量程，有些变送器量程可调比高达40倍以上，为多量程流量计的实现创造了良好条件。如图10.2所示的双量程差压式流量计中，流量演算器与差压变送器之间的两根连接线既是变送器电源线，又是4~20rnA模拟信号传输线，同时承担HART通信中传送±0.5mA数字信号的任务。
流量演算器设定有高量程流量上限值quh和低量程流量上限值qul，并且分别与差压变送器的高低量程差压上限值Δρuh和Δpul相对应。演算器中还设定有高低量程流量切换值qex，当差压变送器处于高量程状态时，演算器用quh参与计算流量，如果计算得到的流量值小于等于qex，则演算器作出切换到低量程的决策，并按设计好的程序采用通信的方法将差压变送器切换到低量程，开始用qul参与计算流量。以后如遇流量值大于qex，又采用通信的方法将差压变送器切回到高量程。
在具体实施的时候一般还要设置一个切换差，以防高低量程之间的频繁切换。而且需考虑低流量时的雷诺数修正，以保证测量精确度。
1.3 与计算机联网组成数采系统
国外有的公司推出用于HART协议通信的硬件产品，例如PCSMART模块，将其插入PC机空余槽口中，其输出可与15台SMART设备构成多站网络。例如和5台智能差压变送器、5台智能压力变送器、5台智能温度变送器构成5点的带温度压力补偿流量测量系统。该系统由于采用了高精确度、宽量程的智能变送和运算能力极强的PC机，因此测量精确度高，而且扩大了范围度。
用数字通信的方法读取变送器的测量结果要比用模拟信号传送测量信号精确度明显提高。例如，现在各主要仪表公司都能生产的0.1级智能差压变送器，其数字量输出精确度可达±0.075%，而若取电流输出，变送器精确度为±O.l%FS，而此信号进入流量二次表或DCS的I/O口，由于模拟信号放大和A/D转换，还要损失O.05%~0.1%的精确度。由于数字通信技术这一突出优点，大大促进了现场总线的发展和推广应用。
1.4 建立在通信基础上的设备管理系统AMS
AMS (Asset Management Solution)设备管理系统是专为对智能化仪表进行管理和维护而设计的系统，它使用户能够监视、管理和调整在过程中运行的设备和过程本身。
(1) AMS的硬件结构 AMS的硬件系统结构如图10.3所示，它由HART转换器、 RS-232/RS-485通信转换器、HART调制解调器和PC机组成。
①HART转换器(HART Interchange Unit，简称HIU)。一个HART转换器可带32台HART设备。一个网络最多可带31台HIU，即可带992台HART设备。一旦通电，每台HIU即建立一个连接设备的内部表。当用软件扫描设备时，需要从现场设备中获取过程变量的状态信息。这些信息先储存到HIU的内存中，再传送到PC机中。
②RS-232/RS-485转换器。RS-232/RS-485转换器用来连接HART转换器与PC机的通信口，因为RS-485网络具有传输距离长、抗干扰能力强等优点，现场采用RS-485网络通信。而普通的PC机只有RS-232接口，所以两者之间需要使用转换器。
③HART调制解调器(HART Mo-clem)。 HART调制解调器是一种结构紧凑、 牢固的外部接口，可满足现场和车间维护的需要，它提供了单台设备与AMS相连的手段，它装在一个DB-9外壳内，附有一个9针的RS-232接口。它是隔离的、电流限制的、与极性无关、无干扰的连接方式。HART调制解调器适用于台式和笔记本PC机，无需外部供电，可与任何HART设备以轮询或突发方式进行通信。
(2) AMS的软件功能
①组态( configuration)。在软件的支持下，通过PC机对现场的智能化仪表进行组态。
②仪表校准及维护。维修人员不需将仪表从安装地点拆下，也不需将压力等信号输入仪表，在控制室或办公室就可实现仪表的校准和检查维护。
③位号查询；状态查询；回路检测与设备资源检测；向HART手持终端下载信息；自动维护文档；查看设备历史信息等。
(3) AMS的特点
①AMS软件以现场服务器为平台的T形结构，为用户提供一个图形化界面。
②AMS为现场设备数据在工厂不同地点之间的交换带来方便。
③AMS通过一个集中数据库获取现场设备数据，从而提高劳动效率。
④AMS通过在线获取现场设备的状态和诊断信息，改进了设备的可用性。
2 流量演算器与外部设备的通信
流量演算器是流量测量中的一个重要环节，它的任务是对流量输入信号和与此信号有关的流体温度、压力、密度信号进行处理，并将处理得到的质量流量信号或标准状态体积流量信号转换成模拟信号送调节器或DCS。该路模拟输出信号只能传送一路信号，如果要将演算器中更多的信号也传送给相关的仪表或计算机，就需要依靠数字通信。
2.1 流量数据打印
流量数据打印输出是流量演算器通信功能最常见的应用之一。打印内容通常有设备号、打印日期、时间、累积流量、瞬时流量、流体压力、流体温度等。其线路连接如图10.4所示。
在流量数据用于贸易结算或技术经济指标考核时，常常要求流量演算器具备打印功能。
在热力公司，用户对供热品质要求较高时，也常常配备打印机。其中有个"越限加速打印功能"，常常用于供热品质的监视，即演算器中某个变量满足指定的表达式的要求时，演算器自动将打印间隔时间缩短为"加速打印间隔时间"。例如，某台演算器用来处理蒸汽流量信号，设置正常打印间隔时间恤，以满足考核和结算的需要。当流体压力低于设定压力(供方保证的最低压力或维持正常生产的最低压力)时，每5min打印一次，于是可将越限加速打印间隔时间设置为5min，从而使打印机兼有划线记录仪的部分功能。
2.2 流量数据的同步显示
流量演算器中的通信口，一个典型应用是传送同步显示信号。
有些情况下，同一套流量数据需在两个或数个地方同步显示，例如贸易结算使用的流量数据，不仅供方需要掌握，需方也需要知道。增设一台同步显示器，将流量演算器中必要的数据如瞬时流量、累积流量、流体压力、流体温度等数据用通信的方法传送给同步显示器，就能满足这一要求。在图7.9所示的流量信号同步显示系统中，同步显示器具有流量演算器相同的面板，既可通过面板按键选择显示内容，又可自动循环显示。所显示的数据与流量演算器所显示的同名数据一字不差。
2.3 流量数据采集和监控系统
数据采集和监控系统(SCADA)常被用于远程数据采集和监控，监控诸如输气管、输油管、供热管、供水管、输电网等，应用时操作者可能身处被监控点几公里、几百公里甚至更远的地方。
操作站的PC机按规定的程序定时去远程终端装置采集有关数据并保存和处理。操作员通过人机界面发出控制指令，经远程终端装置，控制阀门开度、泵的启停以及其他装置的动作。
2.3.1 SCADA系统的组成
一个SCADA系统包括5个主要部分：上位机和辅助设备组成的操作站、人机界面(MMI)软件、若干远程终端装置(RTU)、一个通信协议和一个将RTU同操作站连接起来的通信系统。
(1)操作站和MMI软件操作站PC通常是一台个人PC，运行于Windows 98、Win-dows 2000或Windows NT系统下。这台PC安装了MMI软件，如Citect、Fix、Intouch、 Genesis或Lookout，应用该软件可以根据实时过程数据，建立动态的过程图形显示。几乎任何流行的MMI软件都可应用于SCADA，可以依据当地所能提供的支持和价格进行选择。
(2)远程终端装置 RTU是安放在远处，将过程变量传送给操作站的装置，该装置带有开关量和电流输出口，在接受操作站的指令后，控制泵、阀门和其他装置。为流量数据采集与监控服务的远程终端装置通常是具有通信能力的能对流量信号进行复杂处理的可编程的流量显示仪表，如智能流量演算器，流量积算仪，智能热量表(冷量表)等。有些具有通信能力的智能流量变送器、转换器等也能作为终端装置为系统提供测量数据。
(3)通信系统最常使用的通信介质是专用通信电缆、无线电和公共电话网，拨号电话和卫星通信也变得越来越普及。选用何种通信系统是根据距离远近、获取难易、初始费用和运行费用而定的。当需要传输大量数据时，数据通过能力也是要考虑的一个因素。例如无线电系统一般有较大的数据通信能力，但比电话线需要更大的初始投资。不论使用何种通信系统，操作站和RTU都要有调制解调器或通信接口。
(4)通信协议协议是RTU和MMI用以交换数据的语言。有几十种协议，但最好的是那些在公共领域成为事实上标准的协议。Modbus是使用最为普遍的开放性协议，它得到所有MMI软件供应商和多数RTU公司的支持。Modbus使SCADA系统保持开放，以获得竞争优势和最低的价格。
2.3.2 由专用通信线组成的系统
前面所述的SCADA系统的共同特点是均有5个组成部分，但依其操作站PC同远程终端的连接介质不同，所组成的系统也有很大差别，各具特点。其中有用专用通信线组成的系统；由无线通信方法组成的系统；利用公共电话网组成的系统；利用局域网组成的系统；利用卫星通信方法组成的系统等。
(1)系统的组成图10.5所示为典型的由专用通信线缆组成的SCADA系统，因中的远程终端装置能送入过程变量流量、温度、压力等。AO口可送出4~20mA电流，控制调节阀， DO口可送出无源接点信号，控制电磁阀、泵等。远程终端装置与操作站之间用金属屏蔽双绞线连接，具有较强的抗干扰和抗雷击性能。由于RS-485标准串口通信传送的距离比RS-232远，所以远程终端装置的通信口标准均为RS-485。由于计算机通信口采用的是RS-232标准，因此计算机同RS-485通信线之间须设置一台RS-232/RS-485通信转换器。
通信信号在线路上传输都有一定的衰减，因此，从上位机出发每隔2km长的线路就需设置一个中继器(RS-485 Repeater)。
上位机通过通信端口定时、循环地以广播方式逐一对下位机各站点进行呼叫(各站点均具有一个各自不同的站号，站点总数不超过255)，在得到计算机发出的远程终端通信站号后，被叫到的一台远程终端装置自动把需采集的流量累计值、流量瞬时值、流体温度值、流体压力值、下位机报警代码等有关数据，按Modbus协议方式打包成可以被计算机接收的报文，再把该报文发送给计算机，供计算机使用。
计算机按系统设置的远程终端站号，通过通信转换器来连接具体的远程终端，再通过通信转换器回收远程终端的报文，并进行相应的处理，得到具体的数据，完成具体的任务。
该方案的优点是实时性好、安全可靠、运行成本低，但需专门敷设通信线，所以一次性投资较大。
(2)软件配置下面的实例，其软件配置为Windows 98平台， Genesis for Windows工控软件包， Microsoft Office 97软件包。
(3)软件功能该系统是在Windows 98平台上用Genesis for Windows工控软件包进行组态，通过Excel的后台VBA应用软件及Excel的控件编制的应用软件，它具有的功能如下。
①Genesis的组态
a.进入I/O Server定义输入/输出节点(增加检测点时用)(见图10.6)。
用鼠标左键双击Address处，进入Port Configurater(通信口组态)(见图10.7)。
Ports配置： Name=由用户根据实际情况设定comm1或comm2， Port#：根据 Ports的值选择comm1或comm2， Baud rate=9600， Parity=None， Flow control=None
Data Bits=81RTU， Stop Bits=1， Max Retries=3， RTU Msg Gap=30。
Devices配置：Device Name由用户自己设定， Device Type = Modbus， Address是用户检测点的站号， Comm Port根据上面设定选择com1或com2， Scan Rate= 1， Float Format=Binary， Timeout=2， Write Wait Time=100， Word Swup=l。
Signals配置： Device根据实际情况选择， Number of Si ngal=8， Memory Area：=4xxx OR Output / Holding Registers， Offset=l， Type=Float 。
I/O Server配置(见图10.8)： Tag Name由用户定义， I/O Server：=Modbus， Ad-dress根据情况选择， Scan Mode=Scan Continuous， Scan Rate = 1， Atgorithm=Analog Input/Output，并根据实际情况定义最大、最小、上限报警、下限报警等数据值。
进入Graphworx+组态(见图10.的。
数据显示：选择Tool-Toolbars-Dynamic后，按下"485"按钮，进入Point Name Se-lection画面(见图10.10)， Server= [modbtis ] . modbus， Point Name= [modbus].modbus， Select Tag=变量名.out。
曲线制作：按下"Trend Worx+Windows"按钮，定义记录笔(见图10.11)。
b.进入运行组态：按下"Runtime"按钮，选择Configure，然后把需要直接运行的任导加入到Windows tO be Loaded at Runtime窗口中。运行时的环境安装画面及首幅画面指定分别如如图10.12和图10.13所示。
②采集数据的显示：按下"Runtime"按钮，选择RUN，系统自动运行。
③实时曲线和历史曲线的显示；在运行状态下，选择实时曲线或历史曲线即可。
④报表制作：用Excel及后台的VBA软件进行编制。
a.在需显示的数据单元中输入=IOSDDE 丨modbus. modbus! plO.out，则该单元在运行时显示P1O的数据。
h.选择报表则系统自动按用户要求进行报表处理，打印相应的数据报表。
(4)主要画面
①检测控制点地理分布画面。该画面可使有关人员对系统中全部检测控制点的地理分布概貌有一个直观的认识。画面中用不同的色标显示该点"状态正常"或"状态异常"。点击图中的任何一个检测控制点，可立即弹出关于该点详细信息的画面，如图10.14所示。
②动态流程图画面。从该幅画面可看出各检测控制点在流程中的位置及与流程之间的关系。每个检测控制点有一个数据显示窗口，显示代表该点主要特征的动态数据，数据还可以设置超限报警，用闪动的红色表示超限，以引起操作者注意。
图10.15所示为楼宇中的供热供冷系统典型画面，其中水平虚线表示楼层。
③历史曲线画面。点击标题栏中的"历史曲线"按钮就可弹出关于历史曲线的对话框，在对话框中选择变量名和日期，确认后就显示相应检测点的历史曲线。点击画面中的"前一天"和"后一天"按钮，就可实现翻页。画面中的纵坐标是自动生成的，当某变量相对于标尺上限的相对值较小时，可自动改变标尺，使画面得以展开，以便清晰读数，如图10.16所示。
④数据画面。将各个检测控制点的关键数据当前值依次列表，可以在一幅画面中密集显示有关数据和状态，借助滚动条，可使表格向下延伸，从而可将整个系统的数据集中于一幅画面。画面中的数据数秒钟更新一次，可使操作人员及时了解最新信息，如图10.17所示。
⑤事件查询画面。前面所述的数据显示画面中有一列是显示每一个远程终端故障诊断结果的"事件代码"，代码为O时，该点正常，代码不为O时，则有事件发生。对每个代码的含义，有专门的定义，如果记不住其定义，则可点击"数据显示画面"中的"报警"按钮查询，对话框中用中文显示报警内容，如图10.18所示。
⑥历史数据抄录画面。系统中特别重要的数据为了确保不漏采、不丢失，除了操作站进行实时采集外，远程终端装置内的海量存储器还将测量结果定时保存。例如， FC 6000
PLUS仪表内的海量存储器可以存储11520组最新数据，每组数据除了时间坐标外，还可有仪表的4个测量值。PC机因故漏采一段时间的数据(可从历史曲线中发现)。可启动任何一幅画面中的"历史数据抄录"按钮，去远程终端装置内的海量存储器抄录，从而用1：1冗余的方法提高数据的安全可靠性。
操作方法如下：点击任何一幅画面中的"历史数据抄录"按钮，随即弹出对话框，在用画面中的选择条选中远程终端装置后，再键入抄录的起讫日期，在得到确认后。PC机即运用通信的方法去相应的海量存储器自动抄录历史数据，依次存放在数据库内相应的单元。
⑦下位机掉电报告画面。用于贸易结算的流量二次表，一般均有掉电记录功能，如7.5节所述。每一次掉电事件的记录包含掉电的起始日期和时间、恢复供电的日期和时间。这些记录在流量二次表(下位机)中是按照时间顺序排列的。这些记录读到计算机后，就形成按照时间先后排序的报告。
按照时间排序的报告经过处理，就可得到各个采集点最新一次掉电记录的报告，以供值班人员及时了解最新动态，及时处理由掉电引发的问题。
⑧下位机菜单监视画面。流量二次表(下位机)内的菜单中所设置的数据，是进行准确计量的基础，也是使其具有规定功能的需要，有些数据是根据供用双方协商一致的内容而设置，任何一方无权擅自修改。由于二次表一般安装在用户端，供方要到现场调阅数据费时费力。为了预防有人对这些数据擅自做修改，在数据采集系统中设计了一幅下位机菜单监视画面。计算机将下位机内的菜单数据定时读入(每班一次或每天一次)，生成与下位机内一样的菜单并保存。将读入的菜单与该计量点的原始菜单进行比较，如果某条数据有差异，则在监视画面中报示，并通知值班人自。
⑨报表画面。根据使用要求，报表可以很简单，也可以很丰富，除了日报表、月报表、年报表之外，还可以有平衡差计算报表、管路损耗计算报表以及由用户提出表达式的各种技术经济效益分析报表等。
每一幅报表都可自动生成，定时自动打印；也可按照程序安排，打印输出前由操作员先预览打印画面，启动"打印"按钮后，再打印输出。
⑩监控画面。监控画面是操作人员经远程终端对被控参数进行控制的界面。画面中显示被控参数的当前测量值、给定值、历史曲线，调节阀当前阀位、阀位给定值、阀位曲线以及位式阀和泵的开关状态等，典型画面如图10.19所示。
（11）操作记录画面。操作记录画面是为确保系统安全，明确操作责任而设计的。
在监控画面中，设置有操作按钮，当操作人员点击操作按钮后，画面随即弹出对话框，要求键入操作员自己的密码，当操作员的权限得到确认后，计算机就将本次操作登录在"操作记录"中，包括操作日期及时间、操作员代码和操作内容等。典型记录如图10.20所示。
(5) SCADA系统的联网 在图10.5所示的系统中，计算机经集线器(HUB)与局域 网连接，这样，可将有限的画面在网上发布，便于调度部门、计量管理部门、生产计划部门和经理层使用。
(6)信号来源的扩大在图10.5所示的系统中，计算机所采集的数据直接来自远程终端，这是己投入运行的系统的通常做法。而在某些过程工业中，大量的信息已经进入DCS，如果充分利用这些信息，则可节约一大笔因增设远程终端装置和测量仪表而需要的开支。图10.21所示是直接采集与间接采集相结合的系统[3] 。
图中的信息来源有两个，一个是有DCS的装置，另一个是无DCS的装置。其中DCS和服务器A都有RS-232通信口，但因RS-232不适合远传，所以增设了两个RS-232/RS-485通信协议转换器，一个紧靠DCS，另一个紧靠服务器A。在不增设中继器的情况下， RS-485适合2km以内的传送距离。
在无DCS的装置，则用图10.5所示的系统采集数据，然后用PC机的另一个com口传送给服务器A，为了适应长距离传送，通信线中也设置了两个RS-232/RS-485通信转换器。数据在服务器A中进行处理，处理后的数据和画面经CGI程序发布到局域网上。网上的用户通过浏览器从UNIX服务器中调阅显示画面。
(7)数据更新周期的估算在图10.5所示的系统中，数据实时采集的动态显示更新周期是一项重要指标，它不仅与待采集的数据量和通信速率有关，而且同远端的完好状况有关，同计算机本身的运算速度也有一定的关系，但不密切，因为计算机的运算速度现在已经做得相当高。
①数据字节长度(Data Length)。Modbu号协议是依每个数据的起始位和停止位来实现同步，属起停同期式(Start-Stop Synchronisation)。
串行接口在不传输信号时，信号点一直处于高电位。如果不使用起始符号，系统无法识别以高电位开始的数据，因此起停同期式将第一个低电位比特规定为起始符。数据开始的第一个低电位比特只标志着数据的开始，不作为数据的一部分。当起始符后的8比特传送完毕后有一个终止符，它是高电位比特。随后再出现的下一个低电位比特就是下一个数据的起始符，如图10.22所示。
Modbus有RTU (Remote Terminal Unit)和ASC II两种传送方式。传送同样的指令， RTU方式所用的字节数比ASC II方式短得多，因此， RTU方式通信速度快，用得更广泛。 在使用RTU方式时，数据字节长度为8比特，加上起始符和终止符，每个数据字节长度为10比特。相邻两个字节之间还要保留一定的距离，这个距离并非固定不变，其平均距离一般可按6比特计算，因此，一个字节的平均长度可按16比特计算。
②通信失败对通信时间的影响。某台设备如果一次通信成功，则只需将规定字节数的数据传输到对方，但若一次通信失败，在CPU控制下进行第二次尝试，如果连续3次失败，则该点通信报错并进行下一台设备的通信，这里，重复通信次数由编程决定，可以多于也可以少于3次。所以，通信失败就意味着消耗较多的时间。估算扫描时间时可按正常通信3倍计。
③通信最短时间估算。计算机对远程终端设备数据采集一遍所需要的最短时间可按式(10.1)估算。
式中 T——数据采集一遍最短时间， S；
b——数据字节平均长度，比特/字节；
Li——第i种设备通信内容长度，字节/台；
Nis——第i种设备实现正常通信的台数，台；
a——预置的重复采集次数；
Nif——第i种设备通信失败的台数，台；
λ——波特率，比特/s。
以下举例说明。
有一系统其数据来自50台FC 6000型流量演算器和50台FC 3000智能流量积算仪，其中有2台FC 3000型仪表通信失败。因前者数据长度为37字节，后者数据长度为17字节，则i=1时， L1=37字节， N1s =50台， NJf =0；i=2时， L2 =17字节， N2s =48台， N2f=2台。令λ= 9600比特/s，因b=16比特/字节，取α=3，代入式(10.1)计算得T=4.5s。该计算结果仅为采样一遍所需的最短时间，实际上，在完成当前点数据采集之后，还要预留出一段时间以便进行存盘、数据处理等项操作，因此，数据更新一次所需要的时间要比采样一遍所需要的最短时间长，一般可按最短时间的1.2~1.3倍估算。
2.3.3 用无线电作传输介质的系统
前面所述的用专用通信线将远程终端与上位机(操作站)连接起来组成的SCADA系统具有抗干扰能力强、可靠性高等优点，但是如果远程终端与操作站之间距离遥远，要为SCADA系统专门敷设通信线，就有可能投资太大，不尽合理，或根本无法实现，在这种情况下，以无线电作传输介质将远程终端与上位机连接起来的方案显示了其独特的优越性。
(1)系统组成以无线电作传输介质组成的系统，其硬件结构分两部分，即上位机经com口与无线收发器连接，远程终端(下位机)经RS-485通信口与从台的无线收发器连接，一个从台无线收发器可以只与一个远程终端连接，也可经双绞线与若干个远程终端连接，但与远程终端之间的距离不宜超过2km，如果超过2km，必须每隔2km增设一台中继器。远程终端装置与上位机之间的数据通信经由数传电台实现，上位机采用分时制脉冲编码调制(PCM)技术，在一条信道上与各远程终端传送不同的控制信号与数据，为了使各个数据从台的数据不致混淆，在系统中需自定义一个协议，其原则是：主台以广播方式呼叫，呼叫数据包中包含从台的ID号，于是相应的从台将数据送回给主台。远程终端通过标准串行口RS-485与数据从台通信，其典型结构图如图10.23所示o
(2)天线的架设 主台的天线应架设在操作站附近最高建筑物的顶部，为直立式无向天线。从台的天线根据地形架设在相应的高处，为有向天线，其通信聚焦对准主台。需要注意的是要避免高于周围的避雷装置。
(3)具有无线通信接口的设备在有些SCADA系统中，有时并无独立的无线收发器。
这是因为将无线收发器与计算机做在一起，将无线收发器与远程终端做在一起，成为具有无线通信能力的专用设备，如图10.25中所示的设备。图中虽然看不到独立的无线收发器，但无线收发的功能却是具备的，程序设计的差别也不大。
2.3.4 以卫星通信方式组成的SCADA系统
图10.23所示的无线通信系统是以无线电波在大气层中传播的方式传递信号，根据电台功率的不同，有效距离也不同，目前SCADA系统中使用的定型产品其有效距离有10~15km (7W，1200bps)和15~35km (25W，1200bps)等几种。
以卫星通信的方式组成的SCADA系统从结构原理来说与图10.23相似，但由于通信频率的悬殊，通信设备也不相同，需租用卫星通讯公司的通信信道。
2.3.5 以光缆为传输介质所组成的SCADA系统
与电缆相比，用光缆传送数字信号可以获得高几个数量级的传输速率。这需要在上位机与光缆之间以及下位机与光缆之间增设光电调制解调器，如图10.24所示。这样的系统结构只在己经敷设的光缆有多余而又不想另外敷设电缆的情况下才采用，因为流量显示仪表的通信速率不高，使用较多的是9.6Kbps，所以将光缆当一根电缆使用完全是大材小用。
在有些应用对象中，现场仪表的信号先送到数据采集站，经处理后再由采集站经光缆送到主控室或上位机。光缆除了传送若干采集站的信息之外，还传送挂在光缆上的其他设备所提供的信息，因而其优越性得到了发挥。
2.3.6 多种传输介质结合的系统
在规模较大的SCADA系统中，往往由于数据采集点和使用这些数据的部门较多，而且较分散，只采用一种传输介质往往难以奏效，这时，可将多种传输介质有机地结合起来，发挥各种传输介质的长处，组成经济高效的系统。
图10.25所示是艾默生过程管理公司为西气东输工程中某天然气净化厂提供的工厂管控一体化网络，主要完成下列任务。
①DCS1系统通过Modbus通信接口接收多台在线分析仪送入的天然气组分信号，用于监视和校正天然气测量流量。 DCS1经其光缆接口将信息送入网络。
②DCS2系统通过Modbus通信接口接收多台流量计送入的信号，并将天然气的温度、压力和组分等信号进行综合计算，计算结果经光缆接口送入网络。
③DCS4系统的无线通信接口与相距5km的5个水源井的5个无线从站实现数据双向传送。
DCS4系统还通过串行通信口采集变电站的信息。
DCS4系统所采集和经处理的信息经过光缆接口送入网络。
④主控室对DCS1、DCS2和DCS4送入的信号进行处理，并发出控制命令。
⑤DCS3系统的卫星通信接口向200km外的气田调度中心管理系统传送实时数据。
⑥光缆经光电调制解调器与厂级管理网络相连，厂长、调度员和网络管理人员可以通过网络浏览器实时调阅流程图、历史曲线、过程报告和各种报警信号，同时具有防火墙功能，保证局域网络的安全。
⑦采集AMS设备管理系统管理支持HART协议的80台3051型变送器。此外，该网络还包含甲醇装置DCS和锅炉房的管理。
从图10.25可清楚地看出，该网络的信号传输介质既包含电缆、光缆，又有无线电和卫星，各种介质相互配合，取长补短，组成一个完美的系统。
2.3.7 以公共电话网为介质组成的SCADA系统
以公共电话网为介质组成的SCADA系统一般用于上位机去下位机(远程终端装置)抄录有关数据，但也可完成监控任务，甚至修改下位机的组态。
(1)电话抄表的历史与现状在工厂的调度室中，调度人员需对全厂生产、环保、物资、储运等各部门的状态进行监测，并编写操作运行报表，因而需从生产现场获取大量数据。调度人员为了免除长距离奔波，提高劳动效率，减轻劳动强度，往往喜欢通过打电话问数据，即调度人员拨打目的地的电话，对方操作人员接听后，根据调度人员的要求去表盘上读取相关表计的数据，告诉对方。然后调度人员做好记录，完成一次电话抄表程序。这是很多年以前的传统画面。
现代通信技术得到推广应用后，人们享受到现代科技的恩惠。例如人们拨通银行电话，按照语言提示的操作方法可去服务系统查询自己信用卡上的信用记录，获得语言应答，如果此电话是传真机所带，还可将信用记录打印出来。
随着计算机的售价越来越低廉和计算机应用技术的发展，由计算机通过公共电话网去现场表计自动抄表的方法也在悄悄地流行，大有高速增长之势。
(2)电话抄表系统的结构形式以计算机为核心，利用公共电话网实现远程抄表属主从通信。图10.26所示为典型系统。按一个电话号码下面所连接的待抄录仪表台数多少分类，其结构有两种，即点对点通信和多站通信。
①点对点通信。点对点通信结构在一个电话号下只连接一台仪表，该台仪表应带有RS-232通信口，该通信口的调制解调器MODEM挂到公共电话网上。而计算机的一个串行通信口也经MODEM挂到公共电话网上。当计算机中预先设置的定时抄表时刻到来时，计算机自动拨通远程终端电话号，下位机响应后，将智能仪表(下位机)中的指定数据打包传送给上位机。
②多站通信。多站通信结构是在一个电话号下面连接多台具有通信能力的仪表。多台仪表之间可能相距较远，一般用RS-485标准，由于MODEM只能与RS-232通信口连接，所以在MODEM与仪表之间需增设RS-485/RS-232通信转换器。各台仪表通信口的两根线H和L相互并联后接到通信转换器的RS-485侧相应的端子上。各台仪表与MODEM之间的距离最多为2km，如果超过2km就须增设中继器。
(3)电话抄表的特点电话抄表这一技术之所以引起人们的广泛兴趣并迅速获得现场应用是因为它有许多独特的优点。
①通信不受空间限制。以往的数据采集一般都是靠专门敷设的通信电缆，但若距离很远而采样点又不多，单独敷设一路电缆线就不合算了。在有的情况下，即使有钱想敷设一路专用通信线也难以实现。例如上海浦东某热力公司在敷设热能数据采集专用电缆时，有几幢宾馆大厦的周围巳用大块的精美大理石装饰完毕，不可能开沟埋设电缆，更不可能用架空的方法敷设电缆，最后，电话抄表就成为解决困难的有效方法。
电话抄表不受空间限制，只要公共电话网到达之处，都能应用。
②通信质量高。电话抄表具有有线通信的各种优点，不易受到外界干扰，通信质量高。
?利用内线电话实现电话抄表无需支付话费，既省事又省钱。
④抄录内容可根据用户需要在下位机中约定，并据此形成通信协议。下面将要对典型流量仪表(远程终端)的通信协议作简单介绍。
⑤电话抄表也可根据需要将下位机故障诊断结果抄入计算机，从而实现对相关仪表的运行状态进行监视，并由计算机编制事件记录日报表、月报表等各种报表。
⑥电话抄表技术同带有海量存储器的智能仪表配合，一次通信可以抄录相当长一段时间内的历史数据，由计算机绘制各指定变量的24h记录曲线，从而可取代一个计量点设置一台打印机的传统方法，节省投资。
⑦计算机通过公共电话网自动抄表客观准确，增强买方对数据的信任度，完全杜绝由于抄表人员的疏忽和遗漏造成的差错。
(4)电话抄表的实施
①通信协议。数据通信系统协议控制着网络内所有设备所共用的语言结构和报文格式，是实现通信的关键。协议决定如何建立或中断主从设备之间的联系，如何使发送和接收装置协调一致，如何井然有序地交换报文，如何检测错误。图10.27所示为协议控制的主从设备询问应答环路。
Modbus通信协议是GOULD INC注册的通信协议商标，它的特点是将通信参与者规定为"主" (Master)和"仆" (Slave)，"主"的一方要首先向"仆”的一方发送通信请求指令，"仆"方根据请求指令中的内容向"主"方发回数据，一个"主"可以向多个"仆"发送请求，最多可有255个"仆"，每个"仆"都具有一个自己的编号(不能重复)，该编号称为"仆"方的地址(Slave Address)或称为"仆"方的识别码(Slave ID)。"主"方发送的通信请求指令及"仆"方发固的通信字符串均以"仆"方的地址开头，同一网络中每个叫"仆”只读发给自己的指令，对发给其他"仆"的指令视而不见。该协议只对各种通信的字符串格式做了规定，并不对通信参数做规定。由于这种协议具有许多重要的优点，因此被国际上的许多大公司普遍采用，而这些公司自己原有的通信协议则有渐渐被冷落的趋势。
②举例。下面列举的采用这种协议的典型流量显示仪，属于Modbus的RTU方式，它们的数据内容和通信格式如下。
a.上位机发送的指令
b.FC 6000型通用流量演算器
通信内容：事件代码、累积流量、瞬时流量、累积热量、瞬时热量(热流量)、流体温度、流体压力、流体密度共8个数据。
通信长度为37个字节，其格式为：
c. FC 3000型智能流量积算仪
通信内容：事件代码、累积流量、瞬时流量共3个数据。通信长度为17个字节，其格式为：
③使用常用高级语言VB编写的实用程序举例
a.调入通信控件，设名称为MSComm，并初始化com口进行设计：
MSComm. CommPort = 1'通信口=com1
MSComm. Settings= "9600， N， 8， 1"，通信速率=9600，奇偶位=N，数据位=8，
停止位=1
MSComm. PortOpen=True
MSComm. NullDiscard=False
MSComm. InputMode=comInputModeBinary
b.向com口发指令：
IBYTE=37或17
fc(O) =1`站号
fc(l) =3 `功能代码
CRCR=65535
For 1=0 To X'发送报文CRC校验
CRCCAL=ARR (I) Xor CRCR And 255
CRCCAL=crc(CRCCAL)
CRCR=(CRCR And 65280)/256
CRCR = CRCR Xor CRCCAL
Next
CRCL=CRCR And 255
CRCH= (CRCR And 65280)/256fc(2) =CRCL
fc(3)=CRCH
outbuf=fc
MSComm.InputLen=37
MSComm. RThreshold = 0
MSComm.Output=outbuf输出报文到端口
MSComm.InBufferCount=O
c.接收下位机发回的通信报文进行处理：
If (MSComm. InBufferCount=IBYTE) Then'接收报文
BUFFER = MSComm.Input
ARR=BUFFER
CRCR=65535
For 1=0 To IBYTE-3'回收报文CRC校验
CRCCAL= ARR (I) Xor CRCR And 255
CRCCAL=crc (CRCCAL)
CRCR=(CRCR And 65280)/256
CRCR = CRCR Xor CRCCAL
Next
If (ARR(IBYTE-2) =CRCL)
And (ARR(IBYTE-l)=CRCH)Then
**********'数据处理
EndIf
EndIf
④系统功能
a.系统数据的设定。对上位机的操作系统来说，识别下位机是由电话号码及检测点站号来确定的，为此在系统运行之前必须进行设定，用鼠标点击"站点修改"按钮，系统弹出"站点修改"对话框，按要求输入检测点名称、检测点站号、电话号码等有关数据，为进行数据采集及计算提供依据。
b.子动采集实时数据。用鼠标点击一下画面中的"手动实时"按钮，系统弹出"采集站号"对话框，按要求输入，系统就会对该检测点进行实时数据采集，并在画面中显示有关数据(显示的内容为当前F位机中显示的实时数据：累计流量、瞬时流量、流体温度、流体压力、流体密度、该检测点事件等)。此项操作是自动采集实时数据的补充，当自动采集过程中遇某一门电话忙而暂时无法接通时，则可通过此项操作来完成数据采集。
c.手动采集历史数据。该按钮按下后，系统弹出"输入采集日期，输入站号"对话框， 按要求输入，系统就会对该检测点历史数据进行采集，并存放有关的数据(采集的内容为海量存储器中存储的输入日期前一天8：00到第二天8：00，每隔10min存储一次累计流量、瞬时流量、流体压力、流体温度4个存储数据)。此项操作是自动采集历史数据的补充，当自动采集过程中某一门电话忙而暂时无法接通时，则可通过此项操作来完成数据采集。
d.自动采集实时数据。该按钮按下后，系统就会自动有序地逐一对所有的F位机进行实时数据采集，并在画面中显示有关的数据(显示的内容为当前检测点中显示的实时数据：累计流量、瞬时流量、流体压力、流体温度、流体密度、该检测点事件等有关数据)。
e.自动采集历史数据。该按钮按下后，系统弹出"输入采集日期"对话框，按要求输入需采集数据的年份、月份、日期，系统就会自动有序地逐一对所有的检测点进行历史数据采集，并存放有关的数据(采集的内容为海量存储器中存储的输入日期前一天8：00到第二天8：00，每隔10min存储一次累计流量、瞬时流量、流体压力、流体温度4个存储数据)。
f.趋势曲线。该按钮按下后，系统弹出"输入采集日期"对话框，输入日期，再选择相应的检测点，系统显示的曲线为该日期的趋势曲线，按要求可选择瞬时流量、流体温度、流体压力按钮，系统自动显示瞬时流量曲线、流体温度曲线、流体压力曲线。
g.报表处理。先输入日期，选择画面中的"报表处理"按钮，系统自动生成并显示该日期的有关报表。
h.系统数据存储。系统自动把抄表数据存储到数据库中。
(5)结束语
①利用通信技术和公共电话网实现电话抄表，方法简单，工作可靠，操作方便，投资节省，省却了通信专线敷设和维护的繁重而琐碎的劳动。
②花不多的钱就可对能源计量网实现监视，历史数据存储统计和有关变量趋势曲线绘制，数据查询，打印制表，数据平衡计算等、做到科学管理，提高工效，数据客观，尤其适合实时性要求不高的能源计量管理。
③这种系统在热力、石化、冶金、化工等行业投入实际应用，均收到良好效果。
④这种方法也适用于能源计量网以外的对象，做到远距离监视。
2.3.8 以GPRS为介质的SCADA系统
GPRS是通用无线分组业务(General Packet Radio System)的缩写，是介于第二代和第三代之间的一种技术，通常称为2.5G。 GPRS采用与GSM相同的频段、频带宽度、突发结构、无线调制标准、跳频规则以及相同的TDMA帧结构。因此，在GSM系统的基础上构建GPRS系统时，GSM系统中的绝大部分部件都不需要做硬件改动，只需做软件升级。
0)优点
①高速数据传输。速度10倍于GSM，更可满足用户的需求，还可以稳定地传送大容量的高质量音频与视频文件，可谓不一般的巨大进步。
②永远在线。由于建立新的连接几乎无需任何时间(即无需为每次数据的访问建立呼叫连接)，因而用户随时都可与网络保持联系。例如，若无GPRS的支持，当您正在网上漫游，而此时恰有电话接入，大部分情况下您不得不断线后接通来电，通话完毕后重新拨号上网。这对大多数人来说的确是件非常令人恼火的事。而有了GPRS，您就能轻而易举地解决这个冲突。
③按数据流量计费。即根据您传输的数据量(如网上下载信息时间)来计费，而不是按上网时间计费，也就是说，只要不进行数据传输，哪怕您一直"在线"，也无需付费。做个"打电话"的比方，在使用GSM+WAP手机上网时，就好比电话接通便开始计费；而使用GPRS+WAP上网则要合理得多，就像电话接通并不收费，只有对话时才计算费用。总之，它真正体现了少用少付费的原则。
(2)工作原理 GPRS是在原有的基于电路交换(CSD)方式的GSM网络上引人两个新的网络节点： GPRS服务支持节点(SGSN)和网关支持节点(GGSN)。SGSN和MSC在同一等级水平，并跟踪单个MS的存储单元实现安全功能和接入控制，且通过帧中继连接到基站系统。GGSN支持与外部分组交换网的互通，并经由基于IP的GPRS骨干网和SG-SN连通。国10.28给出了GPRS与Internet连接原理框图。
GPRS终端通过接口从客户系统取得数据，处理后的GPRS分组数据发送到GSM基站。分组数据经SGSN封装后， SGSN通过GPRS骨干网与网关支持接点GGSN进行通信。GGSN对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如Internet或X.25网络。若分组数据是发送到另一个GPRS终端，则数据由GPRS骨干网发送到SGSN，再经BSS发送到GPRS终端。
(3)TCP/IP协议的嵌入有很多种方法可以完成协议转换，例如利用在嵌入式实时操作系统RTX51中移植部分IP和PPP协议来增强系统的可扩展性和产品开发的可延续性。
TCP/IP协议是一个标准协议套件，可以用分层模型来描述。数据打包处理数据时，每一层把自己的信息添加到一个数据头中，而这个数据头又被下一层中的协议包装到数据体中。数据解包处理程序接收到GPRS数据时，把相应的数据头剥离，并把数据包的其余部分当作数据体对待。
考虑到嵌入式系统的特点，系统集成商往往采用系统开销较小的IP+UDP协议来实现GPRS通信。主机发送的UDP数据报文经GPRS通道传送给GPRS通信模块， GPRS通信模块负责对数据报文进行解析，解析后的数据按照一定的波特率串行传送给用户终端。
①数据处理。数据包在主机和GPRS服务器群中传输，使用的是基于IP的分组，即所有的数据报文都要基于IP包。但明文传送IP包不可取，故一般使用PPP协议进行传输。
模块向网关发送PPP报文都会传送到Internet网中相应的地址，而从Internet传送过来的应答帧也同样会根据IP地址传送到GPSR模块，从而实现采集数据和Internet网络通过GPRS模块的透明传输。
②上位机监控中心的设计。监控中心的功能是实现GPRS信息的接收和保存。设计语言采用Microsoft公司的Visual basic编程语言，应用灵活，功能强大，并对网络编程和数据库有强大的支持。
由于通过GPRS中心监控部分可以直接访问互联网，所以监控部分并不需要再设置GPRS模块。中心只需通过中心软件侦听网络，接收GPRS无线模块传来的UDP协议的IP包和发送上位机控制信息，以实现与GPRS终端的IP协议通信。接收到的信息要保存到中心的数据库中，以备询查历史记录。
Socket接口是TCP/IP网络的API。 Socket接口定义了许多函数和例程，程序员可以利用它来开发TCP/IP网络上的应用程序。VC中的MFC类提供了CasyncSocket这样一个套接字类，用它来实现Socket编程非常方便。这种设计中采用数据报文式的Socket，它是一种无连接的Socket，对应于无连接的UDP服务应用。
SCADA系统的软件编写一般采用模块化结构。根据用户的一般要求，可由五大模块组成，即系统设定、数据显示、数据查询、数据曲线和数据输出。它具有的功能如下。
a.流量二次表(例如FC6000)：在得到计算机发出的检测点通信站号后，自动把需采集的流量累积值、流量瞬时值、流体温度、流体压力、流体密度、报警代码等有关数据，按MODBUS协议方式打包成可以被计算机接收的报文，再把该报文发送给计算机，供计算机使用。
b.计算机：按系统设置的检测点站号通过主站，经网络端口，再经Internet网络与GSM网络向GPRS无线测控单元发出请求，呼叫具体的检测点：流量二次表(例如 FC6000PLUS)；检测点收到请求信号，按MODBUS RTU方式对数据进行打包处理，再通过GPRS无线测控单元向GGSM网络发回通信报文，经Internet网络送连接计算机，计算机对收回的数据进行CRC校验处理，显示有关的信息。完成具体的任务。
c.服务器：因GSM网络需合理利用资源，每过3min会对没有信息交流的GPRS无线测控单元进行断开或重新连接。断开后GPRS无线测控单元重新上网时，GPRS无线测控单元重新获得一个新的IP地址，此时采集计算机就无法对该GPRS无线测控单元进行操作。为此要设立一个具有固定IP地址的服务器， GPRS无线测控单元重新上网时连接到固定IP地址的服务器上，服务器可以及时更新该GPRS元线测控单元IP地址；同样，采集计算机在上网过程中IP地址也有可能变化，为此也必须连接到固定IP地址的服务器，才能和动态变化的GPRS无线测控单元连接。
d.结构分类：按一个GPRS无线测控单元所连接的待抄录仪表台数多少分类，其结构有两种，即点对点通信和多站通信。
点对点通信：点对点通信结构在一个GPRS无线测控单元下只连接一台仪表，该台仪表应带有RS-232通信口，该GPRS无线测控单元挂到GSM网上和中心转发服务器连接，而计算机挂到Internet网络上连接到中心转发服务器上。当计算机中预先设置的定时抄表时刻到来时，计算机自动通过群发、选择发送的方式把需采集的站点发送给中心转发服务器，中心转发服务器再将内容转发给下位机，下位机响应后"将智能仪表(下位机)中的指定数据打包传送给中心转发服务器，中心转发服务器再转发给采集计算机。
多站通信：多站通信结构是在一个GPRS无线测控单元下面连接多台具有通信能力的仪表。多台仪表之间可能相距较远，一般用RS-485标准，由于GPRS无线测控单元下只能与RS-232通信口连接，所以在GPRS无线测控单元下与仪表之间需增设RS485/RS232通信转换器。各台仪表通信口的两根线H和L相互并联后接到通信转换器的RS-485侧相应的端子上。各台仪表与GPRS无线测控单元下之间的距离最多2km，如果超过2km就须增设中继器，其通信方式同上。
2.3.9 以无线Hub连接方法组成的SCADA系统
无线Hub(Hubble)又称无线集线器，是无线接入器(Access Point)的一种。
无线Hub连接方法与前面所述的各种方法相比，有其显著的特点：它不像屏蔽双绞线那样必须敷设电缆；由于它发射的无线电信号功率较小，所以不像应用数传电台那样需申请信道资源，也不像GPRS那样需定期支付服务费。它只需在互联的计算机上插上无线网卡，并在需要连接的各台计算机的通信距离均小于无线Hub覆盖范围的地点安装一台无线Hub，就能实现计算机之间的通信。
以这种方法组成的数据采集与监控(SCADA)系统其实只是无线局域网(WLAN：Wireless Local Area Net)在数据采集与监控方面的一种应用。
WLAN利用电磁波在空气中发送和接收数据而无需线缆介质，数据传送速率现在已经能够达到11Mbps，传输距离可远至20km，是对有线联网方式的一种补充和扩展，使网上的计算机有可移动性，能快速、方便地解决以有线方式不易实现的网络连通问题。
①信号覆盖问题：对于WLAN的部署，必须考虑的是信号衰减问题，无线Hub的放置地点直接决定是否能获得良好的无线覆盖效果。无线Hub最好放在WLAN要覆盖范围的中心点，位置尽可能高一些，周围应无障碍物。
②信道干扰问题：在一个区域允许有多个无线Hub同时使用，相邻的一个或几个无线Hub要使用不同的信道，这样可以避免无线Hub之间的信号干扰。802.11g产品有三个非重叠信道，分别为1、6、11，所以如果有多个无线Hub，建议无线Hub之间采用非重叠信道。
③无线接入点的数量：无线接入点的使用数量要根据接入用户的数量、每个用户所需的带宽和信号覆盖面积来走。一般802.11g无线Hub的理论带宽在54Mbps，实际有效带宽在20Mbps左右，考虑到是共享带宽，一般建议最多接入用户不要超过20个。
④安全问题： WLAN的安全是用户非常关心的问题，没有加密的WLAN是开放的。
如果一个公司的某个区域搭建了一个没有经过加密的WLAN，任何一个外来人员使用无线网卡，在无线覆盖范围内就能轻易地访问网络，网络中的资源和信息将会受到威胁。
目前的WLAN有64/128位WEP、802. Ix、WPA、MAC地址过滤、禁用SSID广播、无线用户端隔离等加密方式来防止非法用户的接入，保护网络的安全。WEP (Wired Equivalent Privacy：有线对等保密)加密是通过在无线接入器中设置64位或128位密钥的方式来实现加密，没有密钥的用户就无法接入到网络，安全级别较高。MAC地址过滤是通过在无线接入器中绑定允许访问网络的计算机网卡地址，没有被绑定地址的计算机就不能接入到网络。但这种方法的灵活性比较差，外来访客或更换无线网卡都需要重新写入新的地址。这种方式适合数据采集这类互联关系固定的环境。无线接入器在默认的情况下是对外广播自己的SSID (Service Set Identifier：服务区标识符)，非法用户使用无线网卡就可以扫描到SSID并接入网络。隐藏SSID之后，非法用户无法扫描到SSID就无法接入到网络。
WEP加密、MAC地址过滤和禁用SSID广播是比较常用的三种安全手段。具体实施时，可以采用几种安全方式相结合的方法来提高网络的安全性。
无线Hub有室内型和室外型两种，室内型产品一般自带小功率全向无线，室外型产品用户可自加高增益天线。
图10.29所示为典型的由无线Hub连接的WLAN。
