如何规划*佳的工业无线应用？

如何规划*佳的工业无线应用？

导读：无线技术是自动化领域“下一代技术”的重点方向之一。也是实现流程工业智能控制的重要手段。虽然国内有非常成功的应用案例，但从无线技术应用的细节上讲，不少工控工程师仍存有问题或疑虑。日前，有媒体采访了霍尼韦尔，双方就无线技术展开了探讨。

         什么是OneWireless?其优势何在？
　　
　　无线技术都用在哪？
　　
　　无线是否真的可靠？
　　
　　无线是否支持远程视频监控
　　
　　无线是否可以完全替代线缆？
　　
　　怎样才能*有效地规划无线技术的应用？
　　
　　无线技术是自动化领域“下一代技术”的重点方向之一。也是实现流程工业智能控制的重要手段。虽然国内有非常成功的应用案例，但从无线技术应用的细节上讲，不少工控工程师仍存有问题或疑虑。CEC借与霍尼韦尔过程控制部(Honeywell Process Solutions)无线技术专家江天生先生交流之机，求解一些热点的无线应用问题，以飨读者。
　　
　　Q1：什么是OneWireless?优势何在？
　　
　　总体而言，霍尼韦尔提出的One Wireless解决方案，旨在构建高达300MBps的企业无线骨干网络控制工程网版权所有，实现无线高速公路，并在其上支持多功能应用的。比如，它既可支持无线的过程数据采集，包括温度、压力等参数的所有无线仪表、变送器的数据无线传输到DCS系统，又可支持移动操作，即移动的操作员站现场作业。另外，应用可还包括支持无线巡检，可燃气体探测/人员定位(非GPS可控)、无线视频、智能监测等。
　　
　　One Wireless解决方案提升了工厂网络设计的灵活性。其*新版本One Wireless R200**满足ISA100.11a标准并与无线现场设备配合，方便用户设计多种无线覆盖类型的无线网络。基于应用需求，用户现在能够设计出仅覆盖现场仪表的无线网络，或覆盖现场仪表以及Wi-Fi设备的无线网络。这为用户提供了极大的灵活性，并且降低了整体拥有成本。另外，OneWireless™转接模块将允许使用HART协议现场设备转换为能在ISA100.11a标准无线网络环境下进行通讯和数据交换设备，极大帮助厂商提高生产效率。
　　
　　此外，One WirelessR200能够将无线现场仪表网络的安装以及维护成本降低高达50%。这些新特性能够简化工厂无线现场设备网络的安装以及扩展，并能够*大化现场变送器电池寿命。众多流程制造商寻求更加小型化、设计巧妙的无线网络来满足特殊现场设备的需要，但同时他们也需要能够易于拓展并且支持高度复杂、覆盖全场范围的无线解决方案。*新版的One Wireless可使得工厂自由设计网络，满足了工厂当前与未来的潜在需求。它同样可以减少安装时间以及无线解决方案的整体生命周期成本
　　
　　One Wireless是流程行业头个真正意义上的通用无线网状网络解决方案。它允许工厂使用简易无线网络来连接数千个无线现场设备，并实现多种关键功能，包括从资产检测到非关键性流程控制。One WirelessR200允许工厂通过使用新型的现场设备接入点(Field Device AccessPoint)以及无线设备管理系统(Wireless Device Manager)等特性创建现场仪表网络。现场设备接入点(Field Device AccessPoint)支持ISA100.11a，承担信息路由功能，准许使用者连接无线现场设备到过程控制网络，并实现现场数据路由。工厂还能够充分利用现场设备路由功能，构建一个电池驱动现场设备的网络，使其相互能够彼此通讯并从比邻的现场设备(包括其他厂商设计的支持ISA100.11a标准的设备)路由信息到过程控制应用之中。
　　
　　无线设备管理系统(Wireless Device Manager)通过管理网关系统以及安防系统管理现场仪表网络，确保在现场设备以及工厂网络之间的所有通讯**可靠。同时它还为用户提供了直观、简洁、基于网络的界面，使得拥有*基本的IT知识的流程工程师以及现场设备工程师能够迅速建立其ISA100.11a网络，减少针对无线现场设备网络试运行、监测以及检修的时间。
　　
　　Q2：无线技术用在哪？
　　
　　美国霍尼韦尔公司2003年受美国能源部委托，着手开发无线的工业应用。累计拥有上百项**。而此类新技术在中国推广至今已经有3-4年的时间了。工业无线通讯是有线通讯的补充，二者相辅相成。国内涉及的大项目如武汉乙烯，基于Experion过程知识系统的38个无线节点，项目涉及290台无线仪表；中石油西固油库的23个压力测点改造项目，用无线仪表接入内嵌组态功能的无线MESH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。*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带80台无线变送器(大于1秒刷新时)或20台无线变送器(1秒刷新时)。另外，在西固油库的移动的操作员站现场作业也是一大亮点。原先油品上罐车都是人工作业，靠纸张记录和对讲机联络，而现今是移动作业，和电子数据的实时更新，工作效率得到了大幅提升。还有在西固实施的无线巡检，支持振动监测、可燃气体探测/人员定位(非GPS可控)应用，检测人员手持设备支持RFID现场比对，出现疑似故障即报警。比传统人力检测方便，细致很多。
　　
　　Q3：无线是否可靠？
　　
　　可以说，无线通讯与传统的有线通讯在控制领域各有优势，无线通讯没有线缆约束，而在可靠性设计方面，无线仪表/变送器的工业防护等级、**防爆等指标都与有线仪表无异。2.4G频段的无线技术通过可跳频技术(DSSS),在不同的频段上寻求连接，增加信息传输自身的抗干扰性。而当多个无线节点之间构成无线MESH网络时，如点对点的无线传输遭遇故障通讯点，系统就会自动选择处于MESH网络内正常工作的无线节点作为路由，从而实现通信冗余的目的。另外，在无线通信的数据**性上，无线的数据验证技术也是有保证的。比如物理授权、数据源验证、数据包加密等技术，能确保数据传输的私密性和**性。
　　
　　Q4：无线是否支持远程视频监控？
　　
　　霍尼韦尔2010年在华推出数字视频技术核心增强组件数字视频管理器(Digital Video ManagerR400)，方便操作员无需移动便可简便操作遍布全球的多个视频子系统。另外，数字视频管理器(DVM)与霍尼韦尔One Wireless无线网络集成，允许工厂在任何位置安装摄像头，更进一步的简化安装和组态过程、控制成本。DVM还可以减少因单点故障造成的停工，降低带宽以及存储条件。当它和One Wireless结合时，它还可以使一个单一的无线网络适应多种无线设备和应用，帮助有需要的工厂在有限成本内拓展其视频监测系统。
　　
　　此外，通过使操作员在流程信息与视频流中简便地进行切换操作或将视频和流程数据合并到一个单一的界面里，DVM还可以提高操作员的工作效率。假设一个摄像头检测到了一个潜在的管道漏洞，它可以通过Experion报警或Experion界面显示向操作员提供报警。操作员便能够迅速对此做出反应。
　　
　　在霍尼韦尔*新的One Wireless™视频解决方案中，为厂商们提供一套**的系统，包括无线服务、闭路电视(CCTV)摄像机、数字视频管理器(Digital Video Manager)、以及One Wireless网络，这些产品全部能与霍尼韦尔Experion过程控制系统，企业楼宇集成器(EBI)安防管理系统以及整个整合平台进行集成。尤其是针对化工、石油和天然气、炼油以及采矿行业中的危险地区。
　　
　　Q5：无线是否可以完全替代线缆？
　　
　　无线技术有如此之多的优势，但它的应用目标并不是要取代现有有线网络，而是一种有益的补充。举例来讲，无线仪表的刷新速度尚未能达到毫秒级，所以控制系统中核心的开关控制，如EDS紧急停车系统，还是要用有线通讯来保障其毫秒级的可靠性的。另外，无线仪表的移动优势在某种程度上也可能是潜在的问题节点，比如无源的变送器电源供应是靠自身的电池供电。仍仪表的耗电量和数据刷新率、仪表是否带路由等有关，过高功能级别的设置，会造成电量消耗比预想得快。
　　
　　还有，无线视频传输的优势不仅仅在于没有布线的部分，IP摄像头采集的视频信号可无障碍地接入透明网络。还在于终端摄像头的移动方便，这在某些场合，比如某个在建项目过程中会很有优势。随着工程进度深入，需要视频监控位置的移动，无线摄像头就显得非常方便了。但实际中，我们并不鼓励所有的视频信号都占用厂区的无线骨干网络。而且还对视频的数据传输速度做了限制。这些都是为了确保无线骨干网络的稳定性与健硕性。当然，这样做也限制了视频信号的清晰度或无线视频的节点数。
　　
　　Q6：怎样才能*有效地规划无线技术的应用？
　　
　　随着技术的发展进步，任何决策依据是会有所变化的。如果是流程工业的新建项目，在权衡无线应用的范围和内容上，主要的依据就是一是需要覆盖哪些区域，二是有什么样的应用需要。充分发挥无线技术的先天优势控制工程网版权所有，比如罐区等、位置分散、布线麻烦、需要支持移动操作和无线检测的。还有，对于无线视频监控应用而言，如果厂区本来没有现成的有线的视频监控网络，可基于现有无线骨干网络中增加这个应用，那么从成本上就可节约20%-40%的费用。如果有现成的有线视频监控网络，那么，将有无线视频信号采集节点无缝地嵌入有线/无线并存的监控网络中，将是*佳的选择。
　　
　　另一方面，对于关键性控制功能，比如紧急停车、开关等，我们还要坚持传统的布线方案。
　　
　　对于系统改造项目，由于之前的约束较多，在无线解决方案往往是化繁而简、快速实现改造效果的利器。