如何規劃*佳的工業(yè)無(wú)線(xiàn)應用？

導讀：無(wú)線(xiàn)技術(shù)是自動(dòng)化領(lǐng)域“下一代技術(shù)”的重點(diǎn)方向之一。也是實(shí)現流程工業(yè)智能控制的重要手段。雖然國內有非常成功的應用案例，但從無(wú)線(xiàn)技術(shù)應用的細節上講，不少工控工程師仍存有問(wèn)題或疑慮。日前，有媒體采訪(fǎng)了霍尼韋爾，雙方就無(wú)線(xiàn)技術(shù)展開(kāi)了探討。

         什么是OneWireless?其優(yōu)勢何在？
　　
　　無(wú)線(xiàn)技術(shù)都用在哪？
　　
　　無(wú)線(xiàn)是否真的可靠？
　　
　　無(wú)線(xiàn)是否支持遠程視頻監控
　　
　　無(wú)線(xiàn)是否可以完全替代線(xiàn)纜？
　　
　　怎樣才能*有效地規劃無(wú)線(xiàn)技術(shù)的應用？
　　
　　無(wú)線(xiàn)技術(shù)是自動(dòng)化領(lǐng)域“下一代技術(shù)”的重點(diǎn)方向之一。也是實(shí)現流程工業(yè)智能控制的重要手段。雖然國內有非常成功的應用案例，但從無(wú)線(xiàn)技術(shù)應用的細節上講，不少工控工程師仍存有問(wèn)題或疑慮。CEC借與霍尼韋爾過(guò)程控制部(Honeywell Process Solutions)無(wú)線(xiàn)技術(shù)專(zhuān)家江天生先生交流之機，求解一些熱點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)應用問(wèn)題，以饗讀者。
　　
　　Q1：什么是OneWireless?優(yōu)勢何在？
　　
　　總體而言，霍尼韋爾提出的One Wireless解決方案，旨在構建高達300MBps的企業(yè)無(wú)線(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò )控制工程網(wǎng)版權所有，實(shí)現無(wú)線(xiàn)高速公路，并在其上支持多功能應用的。比如，它既可支持無(wú)線(xiàn)的過(guò)程數據采集，包括溫度、壓力等參數的所有無(wú)線(xiàn)儀表、變送器的數據無(wú)線(xiàn)傳輸到DCS系統，又可支持移動(dòng)操作，即移動(dòng)的操作員站現場(chǎng)作業(yè)。另外，應用可還包括支持無(wú)線(xiàn)巡檢，可燃氣體探測/人員定位(非GPS可控)、無(wú)線(xiàn)視頻、智能監測等。
　　
　　One Wireless解決方案提升了工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )設計的靈活性。其*新版本One Wireless R200**滿(mǎn)足ISA100.11a標準并與無(wú)線(xiàn)現場(chǎng)設備配合，方便用戶(hù)設計多種無(wú)線(xiàn)覆蓋類(lèi)型的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )?；趹眯枨?，用戶(hù)現在能夠設計出僅覆蓋現場(chǎng)儀表的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，或覆蓋現場(chǎng)儀表以及Wi-Fi設備的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。這為用戶(hù)提供了極大的靈活性，并且降低了整體擁有成本。另外，OneWireless™轉接模塊將允許使用HART協(xié)議現場(chǎng)設備轉換為能在ISA100.11a標準無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下進(jìn)行通訊和數據交換設備，極大幫助廠(chǎng)商提高生產(chǎn)效率。
　　
　　此外，One WirelessR200能夠將無(wú)線(xiàn)現場(chǎng)儀表網(wǎng)絡(luò )的安裝以及維護成本降低高達50%。這些新特性能夠簡(jiǎn)化工廠(chǎng)無(wú)線(xiàn)現場(chǎng)設備網(wǎng)絡(luò )的安裝以及擴展，并能夠*大化現場(chǎng)變送器電池壽命。眾多流程制造商尋求更加小型化、設計巧妙的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )來(lái)滿(mǎn)足特殊現場(chǎng)設備的需要，但同時(shí)他們也需要能夠易于拓展并且支持高度復雜、覆蓋全場(chǎng)范圍的無(wú)線(xiàn)解決方案。*新版的One Wireless可使得工廠(chǎng)自由設計網(wǎng)絡(luò )，滿(mǎn)足了工廠(chǎng)當前與未來(lái)的潛在需求。它同樣可以減少安裝時(shí)間以及無(wú)線(xiàn)解決方案的整體生命周期成本
　　
　　One Wireless是流程行業(yè)頭個(gè)真正意義上的通用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )解決方案。它允許工廠(chǎng)使用簡(jiǎn)易無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )來(lái)連接數千個(gè)無(wú)線(xiàn)現場(chǎng)設備，并實(shí)現多種關(guān)鍵功能，包括從資產(chǎn)檢測到非關(guān)鍵性流程控制。One WirelessR200允許工廠(chǎng)通過(guò)使用新型的現場(chǎng)設備接入點(diǎn)(Field Device AccessPoint)以及無(wú)線(xiàn)設備管理系統(Wireless Device Manager)等特性創(chuàng )建現場(chǎng)儀表網(wǎng)絡(luò )?，F場(chǎng)設備接入點(diǎn)(Field Device AccessPoint)支持ISA100.11a，承擔信息路由功能，準許使用者連接無(wú)線(xiàn)現場(chǎng)設備到過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò )，并實(shí)現現場(chǎng)數據路由。工廠(chǎng)還能夠充分利用現場(chǎng)設備路由功能，構建一個(gè)電池驅動(dòng)現場(chǎng)設備的網(wǎng)絡(luò )，使其相互能夠彼此通訊并從比鄰的現場(chǎng)設備(包括其他廠(chǎng)商設計的支持ISA100.11a標準的設備)路由信息到過(guò)程控制應用之中。
　　
　　無(wú)線(xiàn)設備管理系統(Wireless Device Manager)通過(guò)管理網(wǎng)關(guān)系統以及安防系統管理現場(chǎng)儀表網(wǎng)絡(luò )，確保在現場(chǎng)設備以及工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )之間的所有通訊**可靠。同時(shí)它還為用戶(hù)提供了直觀(guān)、簡(jiǎn)潔、基于網(wǎng)絡(luò )的界面，使得擁有*基本的IT知識的流程工程師以及現場(chǎng)設備工程師能夠迅速建立其ISA100.11a網(wǎng)絡(luò )，減少針對無(wú)線(xiàn)現場(chǎng)設備網(wǎng)絡(luò )試運行、監測以及檢修的時(shí)間。
　　
　　Q2：無(wú)線(xiàn)技術(shù)用在哪？
　　
　　美國霍尼韋爾公司2003年受美國能源部委托，著(zhù)手開(kāi)發(fā)無(wú)線(xiàn)的工業(yè)應用。累計擁有上百項**。而此類(lèi)新技術(shù)在中國推廣至今已經(jīng)有3-4年的時(shí)間了。工業(yè)無(wú)線(xiàn)通訊是有線(xiàn)通訊的補充，二者相輔相成。國內涉及的大項目如武漢乙烯，基于Experion過(guò)程知識系統的38個(gè)無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)，項目涉及290臺無(wú)線(xiàn)儀表；中石油西固油庫的23個(gè)壓力測點(diǎn)改造項目，用無(wú)線(xiàn)儀表接入內嵌組態(tài)功能的無(wú)線(xiàn)MESH網(wǎng)絡(luò )?，F場(chǎng)無(wú)線(xiàn)變送器可以自動(dòng)選擇與任何一個(gè)多功能節點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊。*多可以有40個(gè)多功能節點(diǎn)構建一個(gè)無(wú)線(xiàn)主干網(wǎng)絡(luò )，每個(gè)多功能節點(diǎn)都可以帶80臺無(wú)線(xiàn)變送器(大于1秒刷新時(shí))或20臺無(wú)線(xiàn)變送器(1秒刷新時(shí))。另外，在西固油庫的移動(dòng)的操作員站現場(chǎng)作業(yè)也是一大亮點(diǎn)。原先油品上罐車(chē)都是人工作業(yè)，靠紙張記錄和對講機聯(lián)絡(luò )，而現今是移動(dòng)作業(yè)，和電子數據的實(shí)時(shí)更新，工作效率得到了大幅提升。還有在西固實(shí)施的無(wú)線(xiàn)巡檢，支持振動(dòng)監測、可燃氣體探測/人員定位(非GPS可控)應用，檢測人員手持設備支持RFID現場(chǎng)比對，出現疑似故障即報警。比傳統人力檢測方便，細致很多。
　　
　　Q3：無(wú)線(xiàn)是否可靠？
　　
　　可以說(shuō)，無(wú)線(xiàn)通訊與傳統的有線(xiàn)通訊在控制領(lǐng)域各有優(yōu)勢，無(wú)線(xiàn)通訊沒(méi)有線(xiàn)纜約束，而在可靠性設計方面，無(wú)線(xiàn)儀表/變送器的工業(yè)防護等級、**防爆等指標都與有線(xiàn)儀表無(wú)異。2.4G頻段的無(wú)線(xiàn)技術(shù)通過(guò)可跳頻技術(shù)(DSSS),在不同的頻段上尋求連接，增加信息傳輸自身的抗干擾性。而當多個(gè)無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)之間構成無(wú)線(xiàn)MESH網(wǎng)絡(luò )時(shí)，如點(diǎn)對點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)傳輸遭遇故障通訊點(diǎn)，系統就會(huì )自動(dòng)選擇處于MESH網(wǎng)絡(luò )內正常工作的無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)作為路由，從而實(shí)現通信冗余的目的。另外，在無(wú)線(xiàn)通信的數據**性上，無(wú)線(xiàn)的數據驗證技術(shù)也是有保證的。比如物理授權、數據源驗證、數據包加密等技術(shù)，能確保數據傳輸的私密性和**性。
　　
　　Q4：無(wú)線(xiàn)是否支持遠程視頻監控？
　　
　　霍尼韋爾2010年在華推出數字視頻技術(shù)核心增強組件數字視頻管理器(Digital Video ManagerR400)，方便操作員無(wú)需移動(dòng)便可簡(jiǎn)便操作遍布全球的多個(gè)視頻子系統。另外，數字視頻管理器(DVM)與霍尼韋爾One Wireless無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )集成，允許工廠(chǎng)在任何位置安裝攝像頭，更進(jìn)一步的簡(jiǎn)化安裝和組態(tài)過(guò)程、控制成本。DVM還可以減少因單點(diǎn)故障造成的停工，降低帶寬以及存儲條件。當它和One Wireless結合時(shí)，它還可以使一個(gè)單一的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )適應多種無(wú)線(xiàn)設備和應用，幫助有需要的工廠(chǎng)在有限成本內拓展其視頻監測系統。
　　
　　此外，通過(guò)使操作員在流程信息與視頻流中簡(jiǎn)便地進(jìn)行切換操作或將視頻和流程數據合并到一個(gè)單一的界面里，DVM還可以提高操作員的工作效率。假設一個(gè)攝像頭檢測到了一個(gè)潛在的管道漏洞，它可以通過(guò)Experion報警或Experion界面顯示向操作員提供報警。操作員便能夠迅速對此做出反應。
　　
　　在霍尼韋爾*新的One Wireless™視頻解決方案中，為廠(chǎng)商們提供一套**的系統，包括無(wú)線(xiàn)服務(wù)、閉路電視(CCTV)攝像機、數字視頻管理器(Digital Video Manager)、以及One Wireless網(wǎng)絡(luò )，這些產(chǎn)品全部能與霍尼韋爾Experion過(guò)程控制系統，企業(yè)樓宇集成器(EBI)安防管理系統以及整個(gè)整合平臺進(jìn)行集成。尤其是針對化工、石油和天然氣、煉油以及采礦行業(yè)中的危險地區。
　　
　　Q5：無(wú)線(xiàn)是否可以完全替代線(xiàn)纜？
　　
　　無(wú)線(xiàn)技術(shù)有如此之多的優(yōu)勢，但它的應用目標并不是要取代現有有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，而是一種有益的補充。舉例來(lái)講，無(wú)線(xiàn)儀表的刷新速度尚未能達到毫秒級，所以控制系統中核心的開(kāi)關(guān)控制，如EDS緊急停車(chē)系統，還是要用有線(xiàn)通訊來(lái)保障其毫秒級的可靠性的。另外，無(wú)線(xiàn)儀表的移動(dòng)優(yōu)勢在某種程度上也可能是潛在的問(wèn)題節點(diǎn)，比如無(wú)源的變送器電源供應是靠自身的電池供電。仍?xún)x表的耗電量和數據刷新率、儀表是否帶路由等有關(guān)，過(guò)高功能級別的設置，會(huì )造成電量消耗比預想得快。
　　
　　還有，無(wú)線(xiàn)視頻傳輸的優(yōu)勢不僅僅在于沒(méi)有布線(xiàn)的部分，IP攝像頭采集的視頻信號可無(wú)障礙地接入透明網(wǎng)絡(luò )。還在于終端攝像頭的移動(dòng)方便，這在某些場(chǎng)合，比如某個(gè)在建項目過(guò)程中會(huì )很有優(yōu)勢。隨著(zhù)工程進(jìn)度深入，需要視頻監控位置的移動(dòng)，無(wú)線(xiàn)攝像頭就顯得非常方便了。但實(shí)際中，我們并不鼓勵所有的視頻信號都占用廠(chǎng)區的無(wú)線(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò )。而且還對視頻的數據傳輸速度做了限制。這些都是為了確保無(wú)線(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò )的穩定性與健碩性。當然，這樣做也限制了視頻信號的清晰度或無(wú)線(xiàn)視頻的節點(diǎn)數。
　　
　　Q6：怎樣才能*有效地規劃無(wú)線(xiàn)技術(shù)的應用？
　　
　　隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，任何決策依據是會(huì )有所變化的。如果是流程工業(yè)的新建項目，在權衡無(wú)線(xiàn)應用的范圍和內容上，主要的依據就是一是需要覆蓋哪些區域，二是有什么樣的應用需要。充分發(fā)揮無(wú)線(xiàn)技術(shù)的先天優(yōu)勢控制工程網(wǎng)版權所有，比如罐區等、位置分散、布線(xiàn)麻煩、需要支持移動(dòng)操作和無(wú)線(xiàn)檢測的。還有，對于無(wú)線(xiàn)視頻監控應用而言，如果廠(chǎng)區本來(lái)沒(méi)有現成的有線(xiàn)的視頻監控網(wǎng)絡(luò )，可基于現有無(wú)線(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò )中增加這個(gè)應用，那么從成本上就可節約20%-40%的費用。如果有現成的有線(xiàn)視頻監控網(wǎng)絡(luò )，那么，將有無(wú)線(xiàn)視頻信號采集節點(diǎn)無(wú)縫地嵌入有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)并存的監控網(wǎng)絡(luò )中，將是*佳的選擇。
　　
　　另一方面，對于關(guān)鍵性控制功能，比如緊急停車(chē)、開(kāi)關(guān)等，我們還要堅持傳統的布線(xiàn)方案。
　　
　　對于系統改造項目，由于之前的約束較多，在無(wú)線(xiàn)解決方案往往是化繁而簡(jiǎn)、快速實(shí)現改造效果的利器。