解惑工业无线
—访霍尼韦尔（中国）有限公司中国区无线产品业务经理江天生

    ■ 数据传输实时性对于工业控制系统至关重要，当前工业无线技术所能达到的实时性可以满足怎样的控制需求？

   江天生：ISA100无线仪表系统，针对过程控制领域的设计，支持同DCS控制系统无线网关的冗余设计；最快达1秒的数据采集速度、可小于250ms通讯时间滞后等、Mesh、DSSS、自组织、自愈合的无线主干网络设计；无线变送器常温下1秒刷新时4.5年的电池寿命；以及无线网络同DCS控制系统一体化数据集成等技术特征，都支持在过程控制中应用无线仪表，如非关键闭环控制、开环控制、监控等。

   这些控制场合仪表可以允许1秒的数据采集速度，可以允许250ms的时间滞后等。如果对于要求毫秒级数据采集的关键控制回路以及安全控制回路，目前不允许采集无线仪表系统，这些场合仍旧采用硬接线方式。

   Honeywell的OneWireless无线仪表系统有更多的设计，以满足控制场合的应用，如同PKS Experion （R311.2及以上版本）控制系统进行数据集成时，采用真正意义上的完全一体化、内嵌集成。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，方便增减无线I/O点、建立控制策略，组态、监视无线设备；

    无线变送器的I/O点及测量参数都在Experion HMIWeb DisplayBuilder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。优势如下：

   （1）减少ISA100无线仪表的现场调试时间。

   （2）利用Experion控制系统诊断和维护工具，降低维护费用。

   （3）利用现有的Experion应用工具，减少培训费用和时间。

   （4）利用Expeiron内置的冗余设计，改善整个系统的安全水平。

   （5）扩展无线网络架构，冗余设计、安全可靠。

   由此可见，工业无线仪表系统已经完全支持在DCS控制系统的控制回路中的应用。

   ■ 当前，用户对于工业无线方案的认识程度如何？存在哪些误区？

   江天生：（1）误区一：简单的认为，工业无线架构就是有线变送器的无线版本。事实上工业无线架构的优势是通过一个无线架构同时实现过程数据采集、巡检、移动操作等，用户可以得到更多潜在应用价值和更多优势。

   （2）误区二：无线仪表可以完全取代有线仪表。事实上无线仪表系统是有线世界的良好补充，可以在工厂控制系统平台上共存，如帮助采集更多有线方式较难采集到的过程数据，帮助工厂提供巡检能力和移动操作能力，帮助工厂提供安全防护能力等；而且无线仪表能够应用于监测、开环控制、非关键闭环控制等场合。

   （3）误区三：忽视工业无线技术本身的技术特点和应用场合。事实上，工业无线技术是专门应用于工厂过程控制和监测领域的，需要根据工厂的实际需要来设计合适的工业无线架构；无线架构的功能是仅仅用于数据采集，还是包括其它多种应用。

   （4）误区四：关于可靠性、安全性、稳定性、抗干扰能力。其实无线仪表系统的安全设计、可靠性设计都是针对工业场合的应用，其性能都能够得到保证。但是，工程实施时无线主干网络的设计非常重要。如果使用场合的要求不很高，如仅用于监测或开环控制，那么依靠无线仪表本身的路由就可以构建无线仪表网络，采集过程数据。如果使用场合要求很高，如非关键闭环控制，那么就需要考虑冗余主干网络的设计、冗余网关的设计，以及同DCS真正内嵌式通讯，来确保控制场合的应用。

    （5）误区五：关于经济性。其实不同场合的应用，不同规模的应用，以及是否充分利用一个无线主干网络同时支持多种无线应用等，都能够带来不同程度的工程成本节省，而且在工程设计、安装调试时间的缩短、后期维护、后期改造等方面的节省和优势会更多。

    同时，可以根据特定的工程需要，设计成本造价不同的无线架构，如数据采集性能要求不高、数据采集不快、通讯距离不远的场合，可以减少无线节点设备的数量，仅仅依靠无线仪表本身的路由来实现，就可以进一步降低工程造价。

   （6）误区六：关于系统集成。无线仪表网络可以采集过程数据，可以支持把这些过程数据传送到任何一个支持标准通讯协议的上位控制系统进行数据集成。当然，如果上位控制系统和无线仪表来自同一家供应商，那么可能支持真正意义上的内嵌式数据集成，就可以通过DCS现有组态工具直接管理无线仪表。

   （7）误区七：关于供电问题。例如有人认为无线节点设备需要供电，所以在电源供应上没有完全实现电缆节省。事实上，如果应用场合要求不高时，可以仅依靠无线仪表本身的路由来实现数据采集，这样就完全不需要更多的无线节点设备，无需考虑供电电缆的布置。

   而且，即使在应用场合要求高时需要布置更多的无线节点设备来构建无线主干网络，由于无线节点设备的位置安装非常灵活，可以根据现场已有的电源来考虑，所以在供电电缆的敷设上也很容易解决。另外每个无线节点所带无线仪表的数量很多，这也可以相对减少用户在供电方面的考虑。在野外实施时，也可以配置太阳能供电系统为无线节点提供电源。

   （8）误区八：关于电池问题。无线仪表都是电池供电的。但是电池寿命通常与数据采集速度、使用环境温度及其温度变化、仪表类型、无线通讯的状态、无线仪表的类型，和电池容量相关。所以需要根据工程需要和设计要求，如通过设置较慢的数据采集速度，开启无线仪表本身路由功能等方式进行平衡。

    ■ 您认为无线技术和产品应用最具潜力的行业有哪些？

   江天生：工业无线仪表系统能够在流程工业的整个生命周期内创造巨大的效益。关键在于工业无线网络能够为流程工业等工业领域提供一个可扩展的、统一的无线架构平台，实现一个无线网络架构支持多种无线应用、多个标准、多种协议，以及目前市场上存在的所有无线设备（802.11a/b/g）。因此最具有潜力的行业也最能够体现工业无线架构的优势，如分散测点的过程数据无线采集（无线变送器）、化工厂和电厂的无线智能巡检系统、工厂的能源管理、旋转设备健康状态、储罐液位、无线视频、罐区可燃气体无线监测、长输管线的实时监测等，有助于提高整个工厂的运行水平。

   ■ 无线通讯技术是否能为传统的OEM行业注入新的活力？

   江天生：由于工业无线仪表的技术优势和成本优势，OEM用户会在更多的场合和设备上把工业无线仪表集成到他们的解决方案中，从而为最终用户提供更加智能化、更加间接、更加可靠和安全、更加优化的整体优势。

   ■ 你认为未来工业无线技术的发展趋势有哪些？

   江天生：工业无线技术未来发展趋势将体现在无线解决方案和产品的广度和深度方面。一个无线主干网络将会支持更多的无线应用，如过程数据采集、移动操作、巡检系统、可燃气体监测、人员即时定位等，充分为工业用户改善工厂的可靠性、设备的利用率、工厂的安全水平。

    在深度方面，无线仪表本身会更加智能化，能够采集更多的数据和信息，能够实现本地的控制回路；无线仪表的产品种类也会更丰富。

   ■ 未来如何能够为用户提供量身定做符合系统需求的无线解决方案？

    江天生：通过准确了解和把握用户的系统需求、控制要求、应用环境场合、系统集成等工程需要，设计适合的工业无线架构。

    一定的现场勘测，也可以帮助确保项目设计满足用户的实际需要，并且进一步优化无线架构的设备配置，确保网络覆盖、安全性、稳定性和可靠性方面都满足用户的需求。

    最后，为保证后期的应用，也需要给用户提供良好的培训，确保用户能够最大程度的了解、使用和维护无线系统，最大限度的发挥无线系统的优势。     

   摘自《自动化博览》2012年第三期

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