厂商：霍尼韦尔中国公司
  点击数：3978  发布时间：11-02-26 16:53

本文阐述了OneWireless无线技术方案，支持过程控制的无线应用。针对过程控制领域设计的OneWireless无线方案具备以下技术特征：支持同DCS控制系统支持无线网关的冗余设计；通讯速度快、通讯时间滞后短、mesh、DSSS、自组织、自愈合的无线主干网络设计；无线变送器最快1秒的刷新速度和1秒刷新时4.5年的电池寿命；以及无线网络同DCS控制系统Experion?完全一体化集成等等。

                    
    江天生 男，清华大学工商管理硕士，霍尼韦尔（中国）有限公司中国区无线产品业务经理，研究方向为无线技术在工业领域的应用和技术特点，以及无线国际标准。

    摘要：本文阐述了OneWireless无线技术方案，支持过程控制的无线应用。针对过程控制领域设计的OneWireless无线方案具备以下技术特征：支持同DCS控制系统支持无线网关的冗余设计；通讯速度快、通讯时间滞后短、mesh、DSSS、自组织、自愈合的无线主干网络设计；无线变送器最快1秒的刷新速度和1秒刷新时4.5年的电池寿命；以及无线网络同DCS控制系统Experion?完全一体化集成等等。

    关键词：OneWireless；无线过程控制应用；无线变送器；冗余网关；ISA100；Wireless HART

    Abstract: This paper mainly focuses on Honeywell’s OneWireless technique designs for wireless application in control. The designed scheme should hold the characters, such as redundant wireless gateway design; the mesh backbone wireless network with up to 54Mbps speed, less than 100ms communication latency, mesh, DSSS, self organizing and self healing; wireless transmitter’s up to 1s refresh speed and long time battery life up to 4.5 years at 1s refresh speed;and the seamless integration with Experion DCS control system through native CDA peer to peer communication between wireless gateway and Experion C300 controller and server etc.

    Key words: OneWireless; Wireless Control Application; Wireless Transmitter;Redundant Gateway; ISA100; Wireless HART

    霍尼韦尔公司OneWireless工业无线解决方案，符合ISA100工业无线国际标准。On eWireelss具备的技术特点，支持把OneWireless工业无线架构应用在过程控制领域。

    这些特点如下：（1）OneWireless无线架构已经具备整个无线网络的冗余设计，支持无线网关的冗余设计；（2）无线网络采用2.4GHz ISM频段、DSSS跳频，自组织、自愈合，确保通讯可靠；（3）无线mesh主干网络通讯时间滞后短、速度快、自组织，可靠安全；（4）无线变送器最快可以设定1秒的刷新速度，未来可以支持250毫秒；（5）无线变送器的电池供电可靠，1秒刷新时、常温下，电池寿命可以达到4.5年，保证了无线技术应用于工厂的控制环节中长期供电；（6）隔爆的无线变送器确保应用场合的安全；（7）无线网络同DCS控制系统完全一体化集成、支持通过DCS控制系统内嵌工具对无线I/O点直接建点和建立控制策略；（8）无线网络支持通过DCS控制系统的内嵌工具对无线设备进行在线状态监视、诊断和远程组态、校验等等。

    霍尼韦尔的OneWireless工业无线解决方案，是由多功能节点（Multinode）构建一个通讯速度非常快的无线Mesh主干网络，现场无线变送器可以自动选择与任何一个多功能节点进行无线通讯。整个无线网络自组织、自愈合、冗余网关的设计、没有单点故障，同时采用了2.4GHz ISM频段DSSS跳频通讯，确保无线通讯能够达到工业等级的可靠性和安全。最多可以有40个多功能节点构建一个无线主干网络，每个多功能节点都可以同时作为网关有线接入控制系统，中间配置无线防火墙。每个网关都可以配置冗余的网关。

    当OneWireless无线网络同第三方DCS控制系统或PLC进行数据集成时，无线网关同上位系统的数据集成采用标准的通讯协议，如Modbus TCP/IP、Modbus RS485、OPC、HART等。

    如果同霍尼韦尔公司自己的DCS控制系统PKS Experion?（R311.2及以上版本）进行数据集成时，完全一体化、内嵌集成。

    1 无线网络同Experion?控制系统完全一体化数据集成，通过CDA peer to peer点对点通讯

    无线网络中的网关都可以同PKS Experion?控制系统的C300控制器和服务器实现CDA 直接一体化通讯，用户可以通过Experion? Configuration Studio中一体化内嵌工具，方便的增减无线I/O点、建立控制策略，组态、监视无线设备；实现无线网络的安全管理；无线网络的通讯诊断、维护等。

    无线变送器的I/O点及测量参数、状态参数都在Expe r ion? HMIWeb Display Builder中显示为 native Experion? points，而无需组建SCADA点或OPC参数。在Experion? System Status中也可以监视无线设备、无线网关及移动工作站的状态。无线网络的数据完全集成在Experion?数据库中。
                    
    用户通过控制系统Expe r ion? R311.2，可以非常容易、非常安全的把符合ISA100工业无线标准的无线变送器和无线移动工作站、无线CCTV等 Wi-Fi无线设备集成到DCS控制系统中。

    OneWireless无线网关和Experion? Server之间通过peer to peer 点对点CDA通讯，用户可以使用Experion? Configuration Studio中的内嵌工具增加无线I/O点，对无线设备进行在线组态、诊断和调试，非常方便。现场操作人员和维护人员可以安全的把移动工作站、无线CCTV等Wi-Fi无线设备接入DCS控制网络，实现实时数据通讯和集成。控制网络无线延伸到现场以及OneWireless同Experion?的完全内嵌集成能够为用户带来如下优势：

    减少ISA100无线仪表的现场调试时间；

    利用Experion?控制系统得诊断和维护工具，降低维护费用；

    利用现有的Experion?应用工具，减少培训费用和时间；

    利用Expeiron?内置的冗余设计，改善整个系统的安全水平；

    扩展无线网络架构，冗余设计、安全可靠。

    2 从Experion? Configuration Studio管理无线设备

    Experion 用户可以直接从Experion? Configuration Studio管理无线设备，无需专用的无线工作站PC，可以实现如下功能：

    组态和管理无线设备(无线变送器和无线网关)；

    生成和管理无线网络的安全，以及对无线设备的授权；

    无线网络的维护和诊断。

    3 减少无线设备的组态时间

    在PKS Experion?控制系统中，无线网关Experion^®拓扑架构中完全一体化的组成部分，支持无线设备和Experion ^® 控制器之间完全一体化的通讯（native communication），即CDA peer to peer点对点通讯。这种完全一体化集成减少了管理无线设备所需的时间。用户可以通过Experion? Control Builder管理 (添加、组态、修改)无线I/O点，包括建立控制策略。通过鼠标拖拉可以简单、快速、透明的为ISA100 无线设备和 Experion?控制器功能块之间建立通讯。

                    
    人机界面显示 HMIWeb Display

    无线变送器及其过程数据在控制系统Exeprion工具HMIWeb Display Builder显示为本地I/O点（native Experion ^® point）。用户不再需要组态SCADA点或OPC点来集成无线网络的数据，而是通过在控制系统的系统工具中点击显示无线变送器、无线I/O点、其过程数据、状态显示等等。

    系统状态显示 System Status Display

    无线变送器、无线网关及其它符合ISA100 标准的无线设备的状态都可在Experion ^® System Status中显示。  

                   

                                        
    4 提高可靠性

    OneWireless 是支持应用在过程控制的工业无线架构，内置的冗余设计，确保集成到控制的数据和信息的可靠性和安全性，如下图所示：
 
                     

    ① 霍尼韦尔无线变送器，冗余的通讯设计（dual-cas ttechnology），支持同时与2个多功能节点无线通讯，自组织、自愈合；

    ② 无线mesh主干网络提供从无线变送器到网关的多个冗余的通讯路径，自组织、自愈合；

    ③ 无线网关可以冗余配置；

    ④ 同控制系统Experion? 的完全一体化集成，充分利用Experion ^® 控制系统内置的冗余设计，如 Fault Tolerant Ethernet(FTE)控制网络、冗余servers等，确保数据的无缝式集成。OneWireless无线网络的数据完全集成在Experion?控制系统的数据库中。

    5 数据集成

    在同控制系统Experion ^® R311.2进行数据集成时，无线网络过程数据直接接入Experion ^® 控制系统的 L2层过程控制网络。无线网关有线接入L2层的FTE交换机，无线网关和L2 FTE交换机之间配置OneWireless无线防火墙，保护Experion?控制网络和OneWireless无线网络，阻隔不必要的网络风暴和垃圾信息。无线防火墙是预组态、即插即用，只允许无线过程数据和组态数据双向通过，其它数据如 OneWireless无线架构所支持的视频、移动工作站数据通过L3.5层集成到控制系统当中。
   
                        

    6 无线网络的管理：对无线网络的管理完全内嵌于DCS控制系统工具中

    无线管理平台主要实现以下功能：（1）无线网络的通讯诊断：用来管理和诊断无线网络中设备的无线电通讯状况（如无线电信号强弱）；图形功能界面支持以图形方式来监视无线电通讯的状态和无线通讯拓扑结构；（2）支持对无线变送器的远程在线组态或维护；（3）无线网络的统一安全管理。

    这些功能完全内嵌和集成在Experion?控制系统的Experion ^® Configuration Studio和Control Builder中。如前所述，用户可以通过Experion ^® Configuration Studio中一体化内嵌工具，方便的增减无线I/O点、建立控制策略，组态、监视无线设备；实现无线网络的安全管理；无线网络的通讯诊断、维护等。无线变送器的I/O点及测量参数、状态参数都在Experion ^® HMIWeb Display Builder中显示为 native Experion ^® points，而无需组建SCADA点或OPC参数。在Experion ^® System Status中也可以监视无线设备、无线网关及移动工作站的状态。无线网络的数据完全集成在Experion?数据库中。

    7 总结

    霍尼韦尔OneWireless无线解决方案，针对过程控制领域的设计，支持同DCS控制系统支持无线网关的冗余设计；通讯速度快、通讯时间滞后短、mesh、DSSS、自组织、自愈合的无线主干网络设计；无线变送器最快1秒的刷新速度和1秒刷新时4.5年的电池寿命；以及无线网络同DCS控制系统Experion ^® 完全一体化集成等等技术特征，都支持在过程控制中应用OneWireless无线技术方案。

     摘自《自动化博览》2010年第四期 

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