過guo去qu由you於yu物wu理li上shang和he經jing濟ji上shang的de障zhang礙ai，使shi得de很hen多duo化hua工gong廠chang的de信xin息xi很hen難nan或huo根gen本ben不bu可ke能neng獲huo取qu，如ru今jin
，可ke靠kao的de無wu線xian通tong訊xun係xi統tong將jiang這zhe些xie障zhang礙ai一yi掃sao而er光guang。事shi實shi上shang
，無wu線xian自zi動dong化hua技ji術shu致zhi力li於yu眾zhong多duo管guan理li層ceng所suo關guan注zhu的de問wen題ti，如連續過程改進、安全和環保等，無線技術使用方便、收(shou)益(yi)顯(xian)著(zhu)，它(ta)正(zheng)在(zai)改(gai)變(bian)著(zhe)整(zheng)個(ge)工(gong)業(ye)的(de)工(gong)作(zuo)慣(guan)例(li)。前(qian)所(suo)未(wei)有(you)的(de)過(guo)程(cheng)和(he)設(she)備(bei)信(xin)息(xi)傳(chuan)輸(shu)技(ji)術(shu)現(xian)在(zai)已(yi)經(jing)能(neng)夠(gou)投(tou)入(ru)使(shi)用(yong)
，無(wu)論(lun)工(gong)廠(chang)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)有(you)多(duo)老(lao)，都(dou)不(bu)成(cheng)問(wen)題(ti)。

　　無線網絡

　　無線技術將現場網絡和工廠網絡整合到一個完整的無線工廠結構中。（圖1）

   無wu線xian現xian場chang網wang絡luo是shi一yi組zu能neng夠gou測ce量liang一yi個ge或huo多duo個ge過guo程cheng參can數shu並bing將jiang這zhe些xie信xin息xi通tong過guo無wu線xian方fang式shi傳chuan遞di到dao網wang關guan或huo接jie收shou器qi的de設she備bei。各ge種zhong無wu線xian現xian場chang儀yi表biao可ke用yong於yu溫wen度du
、壓力
、流量、液位、pH值、振動、離散開關量
、閥門位置的測量。

   一般情況下
，網關把來自於現場無線儀表的數據通過本地接口、Modbus

、或類似的連接方式傳遞到控製係統，在這裏無線
、有線模擬量、基金會現場總線數據全部整合在一起。無線現場網絡的2個重要特征是低功率無線電傳輸以及符合過程工業對時間性、可靠性
、安全性和準確性的要求。低功率的特點適用於非充電電池運行的設備。

　　無線工廠網絡采用符合IEEE802.11標準的Wi-Fi或更高帶寬的網絡技術與移動工作人員通訊，進行人員或移動設備的跟蹤，以及完成移動視頻。這些應用的實現皆歸功於高帶寬、無線設備的可充電功能以及數據傳輸的清晰度和安全性。

   通常工廠網絡采用工業級mesh IEEE802.11接入點，一種集中型網絡和安全管理，包括對一係列無線局域網（WLAN）控製器的監督，這保證了無線功能的實現。這種共享網絡提供了一個工廠內跨地域和功能分區的無線通信平台，能支持多種應用程序。

   化hua工gong企qi業ye利li用yong無wu線xian技ji術shu可ke從cong工gong廠chang級ji開kai始shi向xiang下xia到dao現xian場chang級ji，也ye可ke以yi從cong現xian場chang級ji向xiang上shang到dao工gong廠chang級ji。我wo們men發fa現xian從cong現xian場chang級ji開kai始shi使shi用yong無wu線xian技ji術shu將jiang獲huo得de更geng快kuai的de回hui報bao。本ben文wen著zhe重zhong講jiang述shu的de就jiu是shi現xian場chang級ji的de應ying用yong。

   無線現場網絡的標準

   信息技術委員會已對現行工廠網絡標準和慣例進行了完善，但是範圍更為廣泛的無線委員會還不能提供一個嚴格的、經(jing)過(guo)測(ce)試(shi)的(de)工(gong)業(ye)標(biao)準(zhun)來(lai)應(ying)用(yong)於(yu)無(wu)線(xian)現(xian)場(chang)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)。這(zhe)一(yi)標(biao)準(zhun)必(bi)須(xu)具(ju)有(you)堅(jian)固(gu)的(de)工(gong)業(ye)可(ke)靠(kao)性(xing)
，而(er)且(qie)現(xian)場(chang)設(she)備(bei)和(he)控(kong)製(zhi)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)耗(hao)電(dian)要(yao)低(di)，其(qi)通(tong)訊(xun)可(ke)靠(kao)性(xing)與(yu)有(you)線(xian)方(fang)案(an)相(xiang)當(dang)。

   WirelessHART就為用戶提供了這種可信賴的無線現場網絡儀表。這些儀表來自涉及廣泛工業領域的HART通訊基金會成員公司
，HART基金會於2007年9月通過了WirelessHART標準，而WirelessHART產品也已於2008下半年開始發貨並在各化工廠安裝使用。

　　無線現場網絡嶄露頭角

   由於無線儀表采用射頻天線，無需接線，因此它具有低功率
、可自帶無線電收發器等特點

，而且網絡通訊能力安全可靠，電池使用壽命長。（圖2）

   無線設備與有線設備在工藝流程圖（P&IDs）上的表示是一樣的，對於操作人員來說數據的顯示也是一樣的，而無線係統的工程安裝和調試則更簡單。而且
，接線圖

、線槽、接線櫃、鎧裝電纜、橋架等全部都可以省掉，同時安裝工作也可以降到最低。

   建jian立li無wu線xian網wang絡luo所suo需xu規gui劃hua工gong作zuo更geng少shao
，而er且qie安an裝zhuang和he啟qi動dong更geng快kuai。經jing濟ji上shang的de優you勢shi和he簡jian單dan的de操cao作zuo
，是shi無wu線xian技ji術shu區qu別bie於yu傳chuan統tong自zi動dong化hua方fang案an的de獨du到dao之zhi處chu
，它ta讓rang工gong程cheng師shi擁yong有you更geng為wei廣guang闊kuo的de想xiang像xiang空kong間jian去qu完wan成cheng過guo去qu無wu法fa完wan成cheng的de任ren務wu。　 

  圖1、無線工廠結構集成了現場和工廠的應用網絡。過程和設備通過現場網絡中的WirelessHART設備進行監測；移動操作

、人員和設備跟蹤、實時影像則通過Wi-Fi由工廠級網絡行使。

圖2、無線變送器通過射頻天線傳遞信號

，而電源線則被具有超長使用壽命的內置電池所代替。

   傳統有線方案的安裝成本一般為每英尺50到100美元
，視工程量而定。無線設備可節省至少90%以上的安裝成本
，因此以前需要花費昂貴代價才能進行監測的工廠設備
，如遠程儲罐

、泵、手動閥、安全噴淋裝置等，現在可以通過無線變送器將測量數據傳遞回控製室
，以提高過程可靠性和安全性
，同時提高資產的管理。

   wuxianjishufangbianyiyong，zhixujishaodegongchengliang，yunxingxiaolvquexianzhutigaole。naxiexuyaocaozuorenyuanheweihurenyuandaoxianchangshoujishujuhejinxingcaozuodegongzuoheshijiantongguowuxianyibiaozidongshujucaijikeyidadajianshao。

   無線技術的商業優勢將推動其進一步發展。去年位於波士頓的著名調研谘詢機構ARC公司發布了一份名為“用於過程製造業的無線技術”的5年分析預測報告，報告指出用於過程製造業的無線設備市場將以每年32%的速度增長，並於2012年達到11億美元。

　　是否采用無線技術？

   目前無線技術基本應用於以下2種情況，而第3個應用領域還剛剛起步。

   必bi須xu在zai現xian有you工gong廠chang內nei增zeng加jia新xin的de測ce量liang點dian。為wei了le滿man足zu新xin發fa布bu的de環huan境jing或huo安an全quan法fa規gui，許xu多duo企qi業ye認ren為wei無wu線xian技ji術shu是shi最zui好hao最zui經jing濟ji的de解jie決jue方fang案an。這zhe些xie必bi須xu增zeng加jia的de新xin測ce點dian一yi般ban是shi儲chu罐guan
、泄壓閥或安全噴淋裝置，在這些地方安裝無線儀表非常方便，而且安裝完畢可以立即投入使用。

   希望在現有工廠內增加測量點。這是適用無線技術的第2種情況：suiranxiwanghuodeshujudancaiyongyouxianjishuchengbenyoutaigao。zheyeshimuqianwuxianjishuyingyongzuiduodeqingkuang。gongchangjianchengyihou，yibanbuhuizaiewaibuxian
，zaizhihoudegongzuodangzhong，yunxingheguochengguanlirenyuankenenghuifaxianxindeceliangyaoqiu，yitigaogongchangdexingneng，danshianzhuangxindeyouxianceliangdianwangwangchengbengaoang，congjingjijiaodulaishuo，wuxianfanganshizuiheshide。

   “我們很希望能夠監測這些設備，但是涉及的費用太高”大多數手動閥（也包括自動閥）目前都無法反饋它們的實際位置，不正確的閥門定位會引起嚴重的安全事故。

   不常用的閥門由於接線成本高昂，一般並不對其進行常規監測，但是無線監測具有很大的吸引力，它的成本隻占到有線方案的10%-20%。在化工廠中對閥門進行監測將很有可能成為最大的無線應用領域。

   在(zai)新(xin)建(jian)廠(chang)中(zhong)采(cai)用(yong)無(wu)線(xian)方(fang)案(an)替(ti)代(dai)原(yuan)來(lai)的(de)有(you)線(xian)方(fang)案(an)。無(wu)線(xian)技(ji)術(shu)除(chu)了(le)可(ke)用(yong)於(yu)監(jian)測(ce)之(zhi)外(wai)
，還(hai)可(ke)用(yong)於(yu)閉(bi)環(huan)回(hui)路(lu)控(kong)製(zhi)，目(mu)前(qian)已(yi)在(zai)蒸(zheng)汽(qi)彙(hui)集(ji)器(qi)和(he)遠(yuan)程(cheng)儲(chu)罐(guan)上(shang)有(you)所(suo)應(ying)用(yong)。隻(zhi)要(yao)是(shi)對(dui)數(shu)據(ju)刷(shua)新(xin)頻(pin)率(lv)要(yao)求(qiu)不(bu)是(shi)太(tai)高(gao)的(de)情(qing)況(kuang)都(dou)適(shi)合(he)采(cai)用(yong)無(wu)線(xian)儀(yi)表(biao)。

   wuxianyibiaoyenengzuodaogaopinlvshujushuaxin，danzheyanghuihenhaodian。jinhousuizhedianchixingnengdebuduantigao，yijirenmenduiyuwuxianjishukekaodudexinxinbuduanzengchang
，wuxianjishuyingyongyukongzhilingyuyejiangzhujiandeyipuji。

   當不可充電電池的性能提高了
，人們在工廠中使用無線技術替代原來的有線設備進行關鍵點的監測就將成為可能。理想的狀態是這樣的：工(gong)廠(chang)隻(zhi)有(you)少(shao)數(shu)幾(ji)台(tai)與(yu)安(an)全(quan)有(you)關(guan)的(de)儀(yi)表(biao)是(shi)通(tong)過(guo)有(you)線(xian)方(fang)式(shi)連(lian)接(jie)的(de)，其(qi)它(ta)的(de)儀(yi)表(biao)全(quan)部(bu)采(cai)用(yong)無(wu)線(xian)方(fang)式(shi)。因(yin)此(ci)今(jin)後(hou)無(wu)線(xian)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)最(zui)有(you)可(ke)能(neng)在(zai)改(gai)造(zao)和(he)新(xin)建(jian)工(gong)廠(chang)中(zhong)誕(dan)生(sheng)。

   無(wu)線(xian)技(ji)術(shu)的(de)推(tui)廣(guang)速(su)度(du)很(hen)大(da)一(yi)部(bu)分(fen)取(qu)決(jue)於(yu)用(yong)戶(hu)對(dui)無(wu)線(xian)技(ji)術(shu)可(ke)靠(kao)性(xing)的(de)信(xin)任(ren)程(cheng)度(du)。有(you)些(xie)人(ren)認(ren)為(wei)無(wu)線(xian)技(ji)術(shu)理(li)所(suo)當(dang)然(ran)沒(mei)有(you)有(you)線(xian)技(ji)術(shu)來(lai)得(de)可(ke)靠(kao)，這(zhe)並(bing)不(bu)正(zheng)確(que)。有(you)線(xian)技(ji)術(shu)也(ye)有(you)可(ke)能(neng)是(shi)不(bu)可(ke)靠(kao)的(de)
，尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)接(jie)地(di)困(kun)難(nan)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)
，這(zhe)時(shi)無(wu)線(xian)則(ze)更(geng)為(wei)可(ke)靠(kao)。Canyons鋼gang廠chang就jiu是shi這zhe樣yang一yi個ge典dian型xing的de例li子zi，最zui初chu人ren們men認ren為wei，移yi動dong物wu體ti如ru卡ka車che或huo設she備bei都dou會hui使shi無wu線xian係xi統tong產chan生sheng問wen題ti
，但dan是shi通tong過guo先xian進jin的de自zi組zu織zhi無wu線xian電dian頻pin率lv網wang絡luo的de時shi間jian同tong步bu技ji術shu等deng，這zhe些xie障zhang礙ai都dou能neng得de以yi克ke服fu。在zai全quan球qiu大da量liang的de應ying用yong中zhong

，無wu線xian網wang絡luo的de可ke靠kao性xing達da到dao了le99%以上。

　　WirelessHART標準

　　WirelessHART作為應用於過程現場傳感器網絡的無線技術的唯一標準，是具有充分理由的。WirelessHART采用信道跳頻和點到點加密的自組織網狀網絡技術，可實現安全可靠的通訊，適用於低功率的過程應用及控製。

　　采用WirelessHART對於最終用戶來說沒有什麼障礙，因為它可以向後與2600萬台已安裝使用的HART儀表兼容，同時它又可與現有的工程
、資產管理和主機係統（DCC、PLC等）集成。這樣
，用戶在組態和操作WirelessHART設(she)備(bei)時(shi)，所(suo)看(kan)到(dao)的(de)界(jie)麵(mian)與(yu)有(you)線(xian)儀(yi)表(biao)就(jiu)沒(mei)有(you)什(shen)麼(me)差(cha)別(bie)了(le)，而(er)且(qie)由(you)於(yu)無(wu)線(xian)設(she)備(bei)能(neng)夠(gou)傳(chuan)遞(di)額(e)外(wai)的(de)信(xin)息(xi)，是(shi)對(dui)有(you)線(xian)設(she)備(bei)的(de)有(you)效(xiao)補(bu)充(chong)和(he)擴(kuo)展(zhan)
，這(zhe)點(dian)對(dui)於(yu)人(ren)們(men)更(geng)快(kuai)更(geng)方(fang)便(bian)地(di)采(cai)訥(ne)無(wu)線(xian)技(ji)術(shu)來(lai)說(shuo)是(shi)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)。

　　WirelessHART是目前唯一獲得正規標準委員會認可的現場網絡技術
，它基於全球通用的標準IEEE802.15.4，並且獲得了210家HART通訊基金會成員公司的認可，最近國際電工委員會還批準WirelessHART為公共可用規範（PAS）。美國自動化協會（ISA）也成立了委員會專門研究用於過程工業的無線標準，包括無線規範ISA100.11a和更新的針對過程工業的WirelessHART 規範ISA100.12。

   無線現場網絡應用

   化工行業對於無線儀表的興趣體現在有越來越多的人索取相關的技術資料
，而90%的需求都是針對現場網絡的。除了之前提到過的手動閥位置監測應用以外
，還有以下成功案例可供參考。

   熱交換器yibandoushirenqiyunxing，zhidaojiewutingyun
，dangranzhejiuhuiyingxiangyunxingxiaoguo，erjishishizaibijiaoxindegongchangliyehenshaohuianzhuangyibiaoduiqijinxingjiance。wuxianjianceshebeinenggoutiqiantongzhigongchangrenyuanrejiaohuanqixuyaozaixiacijihuatingcheshijinxingqingxi。

   歐洲一家知名過程企業製定了一套設備健康狀態係統來改進熱交換器的維護工作。該公司一位工程師指出：“對dui熱re交jiao換huan器qi的de無wu線xian監jian測ce使shi我wo們men能neng夠gou確que定ding哪na台tai設she備bei結jie圬wu最zui嚴yan重zhong需xu要yao清qing洗xi
，這zhe要yao比bi進jin行xing常chang規gui的de計ji劃hua清qing洗xi更geng節jie省sheng成cheng本ben，從cong而er使shi維wei護hu工gong作zuo的de投tou入ru產chan出chu率lv更geng高gao。”

    過濾器也一樣時常被使用到結圬為止，事實上，通過對重要的過濾係統進行無線監測，可以大大改進過濾器的性能，同時降低能耗。

   歐洲一家聚乙烯製造商在其位於科隆的工廠中采用無線設備監測過濾器的堵塞
，以防止生產中斷（圖3）。shengchanchulaidejuyixikelitongguoqidongchuanshuxitongbeisongdaocunchutongnei，jinrudekongqixuyaojingguoguolvfangzhichanpinshoudaowuran。yidanguolvqidusai，jiujiangwanquanshiquguolvxiaoli
，erzuizhongchanpindezhiliangyehuiyincixiajiang。guolvqianzhuangdeweizhiyibandouhennandaoda，caiyongwuxianchayabiansongqikeyibangzhuweihurenyuanfangbiandiquedingxuyaoqingxihuogenghuandeguolvqi，congerjianshaoshengchandezhongduan。

   儲罐會麵臨較為特殊的測量問題，尤其是一個遠程罐區內有幾十個儲罐需要測量液位、溫度和壓力的情況
，由於遠距離敷設地下電纜成本過高

，所以很少在罐區內安裝儀表。無線網絡顯然是一個理想的方案。

   在一家磷肥廠中，自組織網狀網絡精確地將來自於250英尺外反應罐上的16台壓力及溫度測量點的讀數以每分鍾一次的更新頻率傳遞到中控室（圖4）。遠程儲罐高40英尺，內部有4層(ceng)不(bu)同(tong)的(de)反(fan)應(ying)床(chuang)與(yu)不(bu)同(tong)的(de)過(guo)程(cheng)化(hua)學(xue)物(wu)質(zhi)進(jin)行(xing)反(fan)應(ying)。僅(jin)管(guan)這(zhe)並(bing)不(bu)屬(shu)於(yu)危(wei)險(xian)區(qu)域(yu)，但(dan)是(shi)儲(chu)罐(guan)的(de)分(fen)布(bu)和(he)距(ju)離(li)會(hui)使(shi)布(bu)線(xian)非(fei)常(chang)困(kun)難(nan)而(er)且(qie)成(cheng)本(ben)很(hen)高(gao)。工(gong)廠(chang)的(de)DCS專家說：“自組織網絡結構在這項應用中起到了決定性的作用， 我們已經計劃增加更多的設備來搭建無線網絡。”

   泵和電機的(de)健(jian)康(kang)狀(zhuang)況(kuang)需(xu)要(yao)經(jing)常(chang)進(jin)行(xing)檢(jian)測(ce)
，以(yi)免(mian)軸(zhou)承(cheng)故(gu)障(zhang)導(dao)致(zhi)重(zhong)要(yao)的(de)泵(beng)或(huo)電(dian)機(ji)停(ting)機(ji)，最(zui)糟(zao)糕(gao)的(de)是(shi)還(hai)可(ke)能(neng)引(yin)起(qi)過(guo)程(cheng)停(ting)運(yun)
，這(zhe)時(shi)損(sun)失(shi)可(ke)就(jiu)大(da)了(le)。無(wu)線(xian)振(zhen)動(dong)監(jian)測(ce)變(bian)送(song)器(qi)可(ke)對(dui)機(ji)械(xie)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)監(jian)測(ce)，並(bing)將(jiang)測(ce)量(liang)數(shu)據(ju)傳(chuan)送(song)到(dao)分(fen)析(xi)軟(ruan)件(jian)
，預(yu)先(xian)發(fa)現(xian)和(he)確(que)定(ding)問(wen)題(ti)所(suo)在(zai)，以(yi)在(zai)適(shi)當(dang)的(de)時(shi)候(hou)安(an)排(pai)維(wei)護(hu)工(gong)作(zuo)。

   youxiechangsuobingbushihegongzuorenyuannazheshouchiyibiaocaijishebeizhendongshuju，yushirenmenxiangdaolezidongshujucaijixitong。jiejuefanganjiushiwuxianzhendongbiansongqijiayitaizhinengwangguan——工程隻需幾天，而且可以連續提供精確的振動數據，工作人員現在不必再去危險場所采集數據了。

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  監測諸如撬座、泵、壓縮機、手提式試驗或測試設備等移動設備時
，是不可能用傳統的有線方案來完成的。無線設備可用於監測各種移動變量
，甚至是從一個地方移動到另一個地方。

   一yi家jia全quan球qiu專zhuan業ye的de化hua學xue品pin製zhi造zao公gong司si需xu要yao測ce量liang鐵tie路lu槽cao車che的de溫wen度du，這zhe個ge問wen題ti通tong過guo無wu線xian方fang案an輕qing易yi地di得de以yi解jie決jue，他ta們men在zai每mei一yi節jie鐵tie路lu槽cao車che上shang安an裝zhuang一yi台tai無wu線xian溫wen度du變bian送song器qi
，無wu論lun鐵tie路lu槽cao車che開kai往wang工gong廠chang任ren何he地di方fang
，溫wen度du數shu據ju都dou能neng源yuan源yuan不bu斷duan地di向xiang中zhong控kong係xi統tong發fa送song
，操cao作zuo人ren員yuan可ke以yi據ju此ci查zha覺jiao任ren何he不bu正zheng常chang的de升sheng溫wen。由you於yu操cao作zuo人ren員yuan不bu必bi再zai定ding期qi爬pa到dao槽cao車che頂ding部bu測ce量liang和he記ji錄lu內nei部bu溫wen度du，該gai公gong司si因yin此ci每mei年nian可ke以yi節jie省sheng15000美元。

   根據環境標準要求，從江河裏抽上來的水重新排放回去時溫度應不高於原水溫2度，而且法規還經常規定要連續記錄進水口和出水口的溫度。

   歐洲一家醋酸廠采用無線溫度變送器遠程監測水溫（圖5），以節省地下敷設電纜的安裝費用。公司一名發言人說道：“無線技術的安裝和集成都很方便
，而且網絡可靠性達到100%”

   旋轉設備和渦輪機的監測通常是由操作人員定期拿著手提式振動數據采集器完成的。無線分析變送器可連續監測渦輪、發電裝置、往複式發動機、壓縮機以及其它電機驅動設備
，如發現可疑問題，技術人員就可以在故障發生前解決問題。

   一家特種化學品廠安裝了大量無線壓力、wenduhezhendongyibiaoyongyujiance，yijieshengchengben。gaiwuxianwangluobaokuojitaiyonglaijianceyanshuilixinjidewuxianzhendongbiansongqi，zheshiyiqiansuowufashixiande。liru，runhuayoubuzuhuiyinqizhouchengdeyanzhongmosun，xianzaigenjuzhendongshujufenxi
，keyifaxianrunhuayoudebuzu

，wanquanzuodaofanghuanyuweiran。

圖5. 醋酸廠通過無線變送器監測排水溫度，以滿足環境法規

   通過有線設備測量旋轉過程設備內部尤(you)其(qi)困(kun)難(nan)。在(zai)澳(ao)大(da)利(li)亞(ya)的(de)一(yi)家(jia)化(hua)工(gong)公(gong)司(si)中(zhong)

，安(an)裝(zhuang)在(zai)旋(xuan)轉(zhuan)反(fan)應(ying)器(qi)上(shang)的(de)有(you)線(xian)儀(yi)表(biao)環(huan)滑(hua)式(shi)密(mi)封(feng)圈(quan)泄(xie)漏(lou)，使(shi)濕(shi)氣(qi)進(jin)入(ru)儀(yi)表(biao)，造(zao)成(cheng)儀(yi)表(biao)讀(du)數(shu)不(bu)精(jing)確(que)。

   在(zai)移(yi)動(dong)設(she)備(bei)上(shang)安(an)裝(zhuang)無(wu)線(xian)壓(ya)力(li)和(he)溫(wen)度(du)變(bian)送(song)器(qi)後(hou)
，測(ce)量(liang)數(shu)據(ju)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)提(ti)高(gao)了(le)，曾(zeng)經(jing)頻(pin)繁(fan)出(chu)現(xian)的(de)返(fan)應(ying)器(qi)停(ting)車(che)以(yi)及(ji)因(yin)此(ci)而(er)引(yin)起(qi)的(de)停(ting)工(gong)損(sun)失(shi)一(yi)去(qu)不(bu)複(fu)返(fan)了(le)。

  電伴熱yonglaitiaozhengguandaoheguochengrongqideneibuwendu
，danshizaichangjulideguandaoshanganzhuangyouxianjianceshebeifeiyongxiangdanganggui。aodaliyadeyijiagongchangbaliqingcongchuanshangtongguoyigenguandaoxiezaixialai
，weilebaozhengguandaoneideliqingnenggoutongchangdiliudong，bixushiguandaodewendubaochizai160du。ruguoyourenheyiduanbanreqichuxianguzhang，guandaoneijiuhuichanshenglengdian，shiliqingningguzuihoudusaiguandao，gengzaogaodeshiruguoyincieryanwuxiehuo，shichuantingkaomatouchaoguoyuqishijian
，namemeitiansuoxuzhifudeyuqifeiyongjianggaoda3萬美元。為此用戶在3000英尺（900米）長，直徑8英寸（20厘米）的管道上安裝了8台tai無wu線xian溫wen度du變bian送song器qi，以yi每mei分fen鍾zhong一yi次ci的de頻pin率lv將jiang測ce量liang信xin息xi傳chuan送song至zhi陸lu上shang網wang關guan，再zai由you網wang關guan將jiang數shu據ju傳chuan遞di到dao資zi產chan管guan理li軟ruan件jian
，進jin行xing儀yi表biao組zu態tai和he性xing能neng監jian測ce。所suo收shou集ji到dao的de數shu據ju同tong時shi還hai通tong過guo光guang纖xian傳chuan輸shu到dao終zhong端duan控kong製zhi中zhong心xin的deSCADA係統中
，以使操作人員可以隨時了解伴熱管線的狀態。

   wuxianfangankefangbiandiyongyuyixielinshicedian，zheyangzaixitongkaichehuojianxiushi
，xitongjichengshangyijizuizhongyonghujiukeyizaiguochengzhongrenhedidianlinshianzhuangbiansongqijinxingyixietedingdejianzha。

   新加坡的一名焚化經理表示在檢測故障的時候
，將無線壓力變送器從一個地方挪到另一個地方，操作相當簡便。“隻需5分(fen)鍾(zhong)，我(wo)就(jiu)能(neng)查(zha)出(chu)故(gu)障(zhang)並(bing)很(hen)快(kuai)把(ba)無(wu)線(xian)變(bian)送(song)器(qi)放(fang)回(hui)原(yuan)處(chu)。無(wu)線(xian)技(ji)術(shu)的(de)自(zi)組(zu)織(zhi)網(wang)絡(luo)結(jie)構(gou)具(ju)有(you)很(hen)大(da)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)
，為(wei)檢(jian)測(ce)和(he)排(pai)除(chu)故(gu)障(zhang)以(yi)及(ji)開(kai)發(fa)新(xin)的(de)無(wu)線(xian)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)提(ti)供(gong)了(le)便(bian)利(li)。”

   無線現場網絡的實施

   全數字化的WirelessHART通訊協議可支持任何工業儀表的應用，無論是控製還是監測功能
，就和現在的HART產品是完全一樣的。

   網(wang)狀(zhuang)網(wang)絡(luo)結(jie)構(gou)為(wei)信(xin)息(xi)提(ti)供(gong)了(le)多(duo)種(zhong)選(xuan)擇(ze)路(lu)徑(jing)通(tong)向(xiang)網(wang)關(guan)，自(zi)組(zu)織(zhi)網(wang)絡(luo)則(ze)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)影(ying)響(xiang)無(wu)線(xian)電(dian)信(xin)號(hao)傳(chuan)播(bo)的(de)各(ge)種(zhong)外(wai)界(jie)幹(gan)擾(rao)進(jin)行(xing)自(zi)我(wo)調(tiao)整(zheng)
，比(bi)如(ru)設(she)備(bei)啟(qi)動(dong)或(huo)停(ting)止(zhi)
；卡車經過；或其它的無線電幹擾以及雷電情況。

   信號可選擇任何一條路徑到達網關

，而並不局限於目視距離路徑。因此無需事先對現場進行無線電頻率的調研。

   WirelessHART標(biao)準(zhun)的(de)製(zhi)定(ding)已(yi)經(jing)考(kao)慮(lv)到(dao)了(le)頻(pin)繁(fan)的(de)外(wai)界(jie)變(bian)化(hua)。因(yin)為(wei)環(huan)境(jing)的(de)變(bian)化(hua)是(shi)動(dong)態(tai)的(de)，技(ji)術(shu)人(ren)員(yuan)不(bu)可(ke)能(neng)也(ye)沒(mei)時(shi)間(jian)和(he)能(neng)力(li)對(dui)動(dong)態(tai)的(de)變(bian)化(hua)一(yi)一(yi)響(xiang)應(ying)
，所(suo)以(yi)無(wu)線(xian)網(wang)絡(luo)必(bi)須(xu)能(neng)夠(gou)自(zi)動(dong)的(de)影(ying)響(xiang)和(he)組(zu)織(zhi)。這(zhe)與(yu)目(mu)前(qian)通(tong)用(yong)的(de)HART協議采集和利用信息的方式是相一致的。對於現有的可支持HART設備的控製係統，同樣也可以方便地兼容WirelessHART.

　　網絡設計規範

　　雖然自組織網狀網絡並不要求現場調研，但是必要的規劃可以使網絡運行更有效
，更可靠。

　　WirelessHART網絡的設計要領如下：

   首shou先xian計ji劃hua在zai一yi個ge過guo程cheng單dan元yuan或huo區qu域yu采cai用yong無wu線xian現xian場chang網wang絡luo，並bing獲huo得de該gai地di區qu的de比bi例li圖tu。讓rang我wo們men先xian從cong設she備bei圖tu開kai始shi
，根gen據ju下xia例li條tiao件jian在zai比bi例li圖tu上shang標biao出chu所suo需xu安an裝zhuang的de無wu線xian儀yi表biao。

   在沒有障礙的情況下，無線設備的最大有效信號傳遞距離是750英尺（230米）。

   在一般建築物內，無線設備的最大有效信號傳遞距離是250英尺（75米）。

   在厚實的建築物內
，無線設備的最大有效信號傳遞距離是100英尺（30米）。

   當網狀網絡中的無線設備能夠和其它相鄰的3台tai設she備bei進jin行xing通tong訊xun時shi，網wang絡luo的de性xing能neng是shi最zui好hao的de。無wu線xian設she備bei之zhi間jian的de距ju離li取qu決jue於yu周zhou圍wei的de環huan境jing，但dan基ji本ben都dou在zai上shang述shu所suo列lie範fan圍wei內nei，這zhe樣yang可ke以yi確que保bao在zai網wang絡luo搭da建jian好hao後hou至zhi少shao有you2條通訊路徑。如果在設計過程中沒有做到讓1台無線設備與其它3台無線儀表通訊
，那麼就需要增加無線儀表或轉發器來加強通訊。

   zaiduoshuqingkuangxiaduiyutongxunlujingbingbuyaoqiuyoumushijuli
，danshiruguoyougaodadejianzhuwudangzhulewuxianyibiaodetongxunlujinghuozugeleyiqunwuxianyibiao，namezuihaozaiewaizengjiayigewangguan，yilianjiejianzhuwuliangmiandetongxun。

   如果無線設備安裝在封閉區域，例如設備室內，就需要在室外再加裝一個天線或轉發器。

   整合無線網絡

   無(wu)線(xian)現(xian)場(chang)網(wang)絡(luo)與(yu)工(gong)廠(chang)網(wang)絡(luo)的(de)整(zheng)合(he)可(ke)以(yi)使(shi)商(shang)務(wu)應(ying)用(yong)和(he)過(guo)程(cheng)應(ying)用(yong)更(geng)方(fang)便(bian)，功(gong)能(neng)更(geng)強(qiang)大(da)
，工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)監(jian)測(ce)工(gong)廠(chang)運(yun)行(xing)和(he)環(huan)境(jing)的(de)能(neng)力(li)也(ye)將(jiang)大(da)大(da)提(ti)高(gao)。有(you)用(yong)數(shu)據(ju)的(de)傳(chuan)輸(shu)在(zai)現(xian)場(chang)級(ji)網(wang)絡(luo)采(cai)用(yong)WirelessHART標準，工廠級網絡采用Wi-Fi標準。

   xindejiyuwangluodeyifuwuweidaoxiangdejiegoushideqiyeguanlicengyugongchangcengdetongxunbiandeqiansuoweiyoudejiandan，zheshiqiyederuanjianjiegouyejiangdedaohendadegaijin。liru，xianchangwangluodexingnengjiancexinxiyingyongyuqiyeyouhuaruanjian；罐區液位監測信息應用於庫存管理軟件
；或是關鍵設備的診斷信息直接應用於計算機維護管理係統。

   就像在兩個截然不同的網絡之間進行信息傳遞一樣，將無線技術集成到主機控製係統或信息係統中需要通過網關翻譯信號，例如
，從WirelessHART到以太網。

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   在把無線網絡加入到現有過程單元中的時候，主機係統的接口要求中會特別指出所需的網關接口。無線網關可與範圍廣泛的主機係統、PLC、過程曆史數據庫以及其它控製係統（圖6）和協議（表1）兼容。還可以在原有過程裝置中的現場儀表上安裝無線適配器，采集以前無法從主控係統獲得的診斷和測量數據。

  原生化。整合無線方案的最佳狀態是主機係統本身就支持無線設備，如圖1所述。事實上
，對於用戶來說
，無論是有線儀表還是無線儀表在主機係統上的顯示是一樣的
，無需特殊軟件和專門的通訊知識。

   zuixinbanbendexitongdoudaiyouwuxianwangguandebendijiekou，xianjindewuxianwangguankeyizidongjinxingganyinghezutai，shiwangluodekaichehetiaoshiyoukuaiyoufangbian。ciwai
，laiziyuHART和 WirelessHART設備的預警信息可通過無線網關直接供預測維護軟件使用，無需再另外搭建網絡。

圖6.現有的過程裝置可采用各種主機通訊協議實現無線技術，或是通過無線適配器將有線設備變為無線設備。

   串口限製。如果網絡中采用串口Modbus ，如圖6所示，主機係統必須具有足夠的連接數量。為了實現對過程變量和設備狀態的遠程監測
，每個數據點都需要多個Modbus寄存器。由於協議本身在DCS係統中的局限性，無法對數據進行加密，也不能對訪問權限進行管理，因此在串口係統中，安全措施僅限於物理隔離。

   以太網選項。如果主機應用程序需要通過Modbus TCP、OPC或HTML連接，那麼就要用到有線或無線以太網。以太網通訊不像串口係統有那麼多的限製條件

，但是在安裝時需要獲得企業IT人員的幫助，以確定接入點，讓網關通過以太網的防火牆，並提供網關的遠程訪問。以太網能確保網關的安全管理，就像IT網絡中的其它設備一樣。

   無(wu)線(xian)以(yi)太(tai)網(wang)能(neng)夠(gou)為(wei)設(she)備(bei)診(zhen)斷(duan)信(xin)息(xi)和(he)測(ce)量(liang)數(shu)據(ju)的(de)傳(chuan)遞(di)提(ti)供(gong)足(zu)夠(gou)的(de)帶(dai)寬(kuan)，除(chu)了(le)需(xu)要(yao)電(dian)源(yuan)，網(wang)關(guan)在(zai)安(an)裝(zhuang)方(fang)麵(mian)沒(mei)有(you)其(qi)它(ta)特(te)殊(shu)要(yao)求(qiu)，因(yin)此(ci)它(ta)可(ke)以(yi)安(an)裝(zhuang)在(zai)設(she)備(bei)範(fan)圍(wei)和(he)主(zhu)機(ji)網(wang)絡(luo)內(nei)的(de)任(ren)何(he)地(di)方(fang)
，如(ru)有(you)需(xu)要(yao)
，網(wang)關(guan)也(ye)可(ke)以(yi)任(ren)意(yi)移(yi)動(dong)。

　　開始實施

　　利用工廠現有的設備和控製係統搭建無線網絡是非常簡單的。許多工廠從包括幾台儀表和1台網

　　關的小型無線現場網絡起步。建立第1個無線測點當然會是最貴的，因為即使隻使用1台無線變送器

，也同樣需要網關
、計算機、軟件等設施，但是一旦這個網絡建立起來以後，每增加一台變送器所需要的成本也基本隻限於儀表本身的成本了，1個網關可支持100台變送器。當然如果規模更大，也可以增加更多的網關。

　　通過無線的監測功能來測試和評估無線技術幾乎沒有風險

，用戶可以從並不昂貴的無線啟動包開始，逐步推廣到工程
、運行和維護部門，無線技術可以提高設備可靠性、減少工廠停車時間
、改進過程控製
，並創造更安全的工作環境。

　　當第1個無線網絡開始發揮作用以後，運行和維護人員還將發現其它采集額外過程數據和監測資產的應用。

　　如(ru)前(qian)所(suo)述(shu)，有(you)線(xian)和(he)無(wu)線(xian)網(wang)絡(luo)可(ke)以(yi)方(fang)便(bian)地(di)集(ji)成(cheng)到(dao)同(tong)一(yi)個(ge)規(gui)模(mo)可(ke)變(bian)的(de)結(jie)構(gou)中(zhong)，通(tong)過(guo)無(wu)線(xian)網(wang)絡(luo)，數(shu)字(zi)工(gong)廠(chang)結(jie)構(gou)的(de)範(fan)圍(wei)擴(kuo)展(zhan)到(dao)了(le)以(yi)前(qian)從(cong)經(jing)濟(ji)或(huo)實(shi)際(ji)操(cao)作(zuo)上(shang)都(dou)無(wu)法(fa)啟(qi)及(ji)的(de)領(ling)域(yu)。由(you)於(yu)無(wu)線(xian)技(ji)術(shu)完(wan)全(quan)基(ji)於(yu)開(kai)放(fang)的(de)標(biao)準(zhun)
，因(yin)此(ci)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)可(ke)以(yi)從(cong)範(fan)圍(wei)廣(guang)泛(fan)的(de)無(wu)線(xian)方(fang)案(an)中(zhong)進(jin)行(xing)設(she)備(bei)和(he)技(ji)術(shu)的(de)挑(tiao)選(xuan)
，而(er)不(bu)必(bi)受(shou)專(zhuan)有(you)技(ji)術(shu)和(he)供(gong)應(ying)商(shang)的(de)束(shu)縛(fu)。

　　表1. 集成無線技術的主要協議

   從有線到有線和無線並存的演變，預示著無線技術繼續發展的強大潛力。企業的技術部門以及IT部(bu)門(men)和(he)過(guo)程(cheng)自(zi)動(dong)化(hua)人(ren)員(yuan)都(dou)在(zai)共(gong)同(tong)協(xie)作(zuo)研(yan)究(jiu)和(he)實(shi)施(shi)新(xin)的(de)運(yun)行(xing)技(ji)術(shu)，以(yi)提(ti)高(gao)產(chan)量(liang)，同(tong)時(shi)提(ti)高(gao)安(an)全(quan)性(xing)和(he)環(huan)境(jing)保(bao)護(hu)能(neng)力(li)。除(chu)了(le)工(gong)廠(chang)的(de)升(sheng)級(ji)改(gai)造(zao)
，在(zai)新(xin)建(jian)工(gong)廠(chang)中(zhong)也(ye)有(you)可(ke)能(neng)采(cai)用(yong)無(wu)線(xian)技(ji)術(shu)替(ti)代(dai)有(you)線(xian)儀(yi)表(biao)。

　　tongwangwuxiantiandidedamenxiangkaifawuxianxinchanpindechangshangyijikaifawuxianxinyingyongdeyonghuchangkai，tanengweigongyeguochengdailaigenggaodejiazhierwuxuweitadezhichengjishudanyou，jiuxiangyingtewangdedansheng，yanshengchulexuduoyiqiannanyixiangxiangdechuangxinyingyong。yucileisi
，yingyongyugongyeguochengzidonghuadewuxianjishuzhengchuyuyigebiangaidequanshengshiqi。

　　自組織WirelessHARTM網狀網絡的高度可靠和高性能，以及它的顯著經濟優勢，讓我們相信WirelessHART技術在未來5年內可以占到新建工廠的20%。