30多年前霍尼韋爾推出的第一套DCS系統(tǒng)，給過程自動化控制領(lǐng)域帶來巨大的變革。隨著DCS的日益成熟，過程自動化控制領(lǐng)域也開始趨于平靜。而工業(yè)無線技術(shù)的加入給這份平靜里增添了創(chuàng)新和驚喜?！敖柚跓o線變送器，可以采集更多、更豐富的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)運(yùn)行的品質(zhì)和運(yùn)行性能的優(yōu)化水平，最終為工業(yè)用戶帶來經(jīng)濟(jì)效益、提高競爭力?！?霍尼韋爾無線產(chǎn)品經(jīng)理江天生如是說。
工業(yè)無線時代什么時代到來，真的不好講。一方面我們可以看到，眾多廠商在工業(yè)無線領(lǐng)域已經(jīng)不僅是試水，像霍尼韋爾這樣的行業(yè)巨頭在該領(lǐng)域也頻繁動作，近年陸續(xù)推出XYR6000系列無線變送器、設(shè)備健康狀態(tài)無線監(jiān)控（EHM）、無線氣體檢測變送器、無線讀表器、移動操作站、無線巡檢、無線視頻等一系列產(chǎn)品。可以確定的是，工業(yè)無線已成為霍尼韋爾贏得新市場的一張王牌。
另一方面，為數(shù)不少的企業(yè)及用戶仍懷有這樣或那樣的糾結(jié)和困惑：工業(yè)無線安全嗎？可靠嗎？便宜嗎？我的工廠可以用嗎？…… 很幸運(yùn)，此次IIANews對話的是霍尼韋爾的無線技術(shù)專家江天生先生，相信通過他的詳細(xì)解答與分析或許能夠解開縈繞你我心頭的工業(yè)無線困惑。
疑惑一：工業(yè)無線通訊的頻段和發(fā)射功率是怎么回事？
工業(yè)無線儀表采用2.4GHz全世界公用頻段ISM，2,400 至 2,482.4 MHz，并使用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)（DSSS）和跳頻技術(shù)（FHSS）。無需重新組態(tài)或人工介入，設(shè)備可以自動跳頻。無線儀表的發(fā)射功率采用的是20dbm，即100毫瓦，無線設(shè)備有國家無線電管理委員會核準(zhǔn)證。2.4GHz無線通訊設(shè)備在國家無線電委員會核準(zhǔn)時，可以申請歸類為2.4GHz擴(kuò)頻通信設(shè)備或歸類為微功率無線電設(shè)備的F類。
2.4GHz擴(kuò)頻通信設(shè)備的核準(zhǔn)是基于國家無線電管理委員會辦公室《關(guān)于擴(kuò)頻通信有關(guān)技術(shù)指標(biāo)規(guī)定的通知》（國無辦頻［1997］11號）使用頻段2400-2483.5MHz和信部無（2002）353號，《關(guān)于調(diào)整2.4GHz頻段發(fā)射功率限值及有關(guān)問題的通知》使用頻段2.4-2.4835GHz，該類無線儀表的無線發(fā)射功率非常?。?0dBm，即100毫瓦），而且每次通訊速度快（15毫秒）。
微功率無線電設(shè)備的核準(zhǔn)是基于信息產(chǎn)業(yè)部《關(guān)于發(fā)布微功率(短距離)無線電設(shè)備的技術(shù)要求的通知》信部無[2005]423號。該類無線儀表的無線發(fā)射功率也非常?。?0dBm，即10毫瓦），主要應(yīng)用于短距離的無線應(yīng)用。
10mW只能用于微功率、短距離設(shè)備，申請的是國家無委會的微功率、短距離設(shè)備；而作為較遠(yuǎn)距離的無線通訊時，只能申請擴(kuò)頻通訊設(shè)備（如點(diǎn)對點(diǎn)擴(kuò)頻通訊設(shè)備或其它非點(diǎn)對點(diǎn)擴(kuò)頻通訊設(shè)備），發(fā)射功率100毫瓦。
根據(jù)文件“關(guān)于調(diào)整2.4GHz頻段發(fā)射功率限值及有關(guān)問題的通知信部無[2002]353號”第4條規(guī)定，“設(shè)置2.4GHz頻段的無線電臺站，按照信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布的《微功率(短距離)無線電設(shè)備暫行規(guī)定》(信部[1998]1號)進(jìn)行管理，其無線電發(fā)射設(shè)備均須取得國家無線電管理機(jī)構(gòu)核發(fā)的型號核準(zhǔn)證”。
[DividePage:NextPage]
疑惑二：長距離覆蓋，工業(yè)無線能到多遠(yuǎn)？
很多情況下，用戶都非常關(guān)注工業(yè)無線究竟能傳輸多遠(yuǎn)距離，無線產(chǎn)品是否能夠達(dá)到實(shí)用的水平。其實(shí)各種應(yīng)用場合各異，用戶對無線傳輸距離的要求也是不同的。對此江天生先生以霍尼韋爾現(xiàn)有的產(chǎn)品為例，告訴我們無線可以走多遠(yuǎn)。
“對于通訊速度和通訊時間要求不高的監(jiān)測場合，霍尼韋爾的工業(yè)無線儀表可以組態(tài)為本身具有路由功能，即無線變送器可以相互無線通訊，通過網(wǎng)關(guān)把過程數(shù)據(jù)集成到DCS控制系統(tǒng)中，覆蓋的距離能達(dá)到500米、1000米至2公里。對于更高的應(yīng)用要求，霍尼韋爾的無線變送器可選擇不組態(tài)為自身路由功能，而是依靠通訊速度非常快的主節(jié)點(diǎn)構(gòu)架的無線mesh主干網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)無線傳輸，再通過網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)同DCS控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，這樣方式可以覆蓋幾十公里的廠區(qū)。”此外，工業(yè)無線廠商會針對用戶的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境提出不同的產(chǎn)品和方案，無線的長距離覆蓋已經(jīng)不是問題。
疑惑三: 無線干擾嚴(yán)重，工業(yè)用戶豈能放心？
工業(yè)應(yīng)用中安全和可靠是最重要的。工業(yè)無線儀表如果對其它設(shè)備造成影響或反之工業(yè)無線儀表受其它設(shè)備的影響，無線網(wǎng)絡(luò)的可靠性就難以保障。對此，江天生先生解釋說：
無線電干擾主要是頻段干擾，如工廠內(nèi)廣泛使用的對講機(jī)，其發(fā)射功率為4~5W，通訊頻段必須是預(yù)先設(shè)定好的，如409MHz-410MHz。GSM手機(jī)的發(fā)射功率一般在幾百毫瓦至1瓦，采用的頻段是900MHz。這些設(shè)備由于采用了鋰電池供電，在高溫高壓高濕度等工廠使用場合，需考慮由鋰電池使用所可能帶來的安全隱患，所以工業(yè)無線儀表需要采用本安和隔爆雙重安全保護(hù)等安全措施。而相同頻段下主要是發(fā)射功率的干擾，這時就需要符合國家有關(guān)發(fā)射功率的核準(zhǔn)以及采用工業(yè)級的可靠性設(shè)計，如Mesh、DSSS跳頻等來避免。
工業(yè)無線儀表采用2.4GHz公用頻段，不會對使用其它頻段的無線設(shè)備產(chǎn)生影響。即使是同樣采用2.4GHz的無線設(shè)備，由于設(shè)備無線發(fā)射功率非常小，只有20dBm即100毫瓦，而且每次通訊速度快即每次占用的時間片很小，為15毫秒，所以也不會對其它無線設(shè)備造成影響。
同樣，基于工業(yè)無線設(shè)備的特別設(shè)計，如Mesh、DSSS跳頻、clean channel detection檢測機(jī)制、數(shù)據(jù)包重傳機(jī)制、自組織自愈合、無線變送器的發(fā)射功率自適應(yīng)功能，自動選擇最優(yōu)的發(fā)射功率如5毫瓦、10毫瓦等，最多100毫瓦，其它無線設(shè)備也不會影響工業(yè)無線儀表的無線通訊。
疑惑四：無線通訊會增加用戶成本嗎？
其實(shí)相對于有線來講，工業(yè)無線方案的成本更低。江先生認(rèn)為，工業(yè)無線方案由于無需鋪設(shè)電纜、橋架、保護(hù)管、不需要卡件、機(jī)柜等備件，因此能夠節(jié)省大量的安裝成本和人工費(fèi)用，也能夠節(jié)省大量安裝調(diào)試時間。而且無線架構(gòu)擴(kuò)展非常簡單，能夠大大降低擴(kuò)展時的投資，最后，無線架構(gòu)無需擔(dān)心接線進(jìn)水、連接松動、電纜損壞，只需維護(hù)無線變送器本身即可，后期維護(hù)費(fèi)用很低。
比如霍尼韋爾的OneWireless工業(yè)無線儀表，在項(xiàng)目運(yùn)營中可以體現(xiàn)出明顯的成本優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾方面：
1）無線網(wǎng)絡(luò)可以由變送器本身的路由來實(shí)現(xiàn)刷新速度要求不快的監(jiān)測場合，可以節(jié)省無線主干架構(gòu)的費(fèi)用。
2）數(shù)據(jù)采集速度必須達(dá)到1秒，無線通訊時間滯后小于100毫秒，可以采用FDAP代替Multinode來構(gòu)建無線主干網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省總投資。
3）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)靈活，兩種無線主干網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)可以在同一個無線網(wǎng)絡(luò)中共存，這個特點(diǎn)也能夠幫助用戶降低成本。
4）用戶也可以充分利用現(xiàn)有的無線主干架構(gòu)，通過HART adapter無線轉(zhuǎn)接現(xiàn)有有線HART儀表的診斷信息，降低總投資。
5）無線變送器的電池接口本安設(shè)計，整體無線變送器隔爆設(shè)計，能夠保證現(xiàn)場使用1秒刷新時的長時間電池供電，充分保護(hù)用戶投資。而且經(jīng)過工廠認(rèn)證的安全電池有4種型號，在國內(nèi)可以自己采購，又進(jìn)一步幫助用戶節(jié)省成本。
6）NMD無線管理平臺可以統(tǒng)一管理整個無線架構(gòu)的安全管理、網(wǎng)絡(luò)管理、和設(shè)備管理，而無需構(gòu)建多個管理平臺或外購第3方網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，充分保護(hù)用戶的投資。
7）霍尼韋爾的無線架構(gòu)還支持無線設(shè)備的在線軟件升級，實(shí)現(xiàn)前后兼容，支持符合ISA100工業(yè)無線標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的互操作，也能夠幫助用戶降低總體擁有成本，降低后期維護(hù)費(fèi)用。
江先生最后總結(jié)認(rèn)為，無論應(yīng)用在監(jiān)測，開環(huán)控制還是非關(guān)鍵閉環(huán)控制，工業(yè)無線產(chǎn)品均幫助用戶降低項(xiàng)目總體成本。
疑惑五：多種標(biāo)準(zhǔn)紛爭，是否殃及用戶？
有人的地方就有江湖，有利益的地方就有紛爭，現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)之爭的戰(zhàn)火沒有停息，工業(yè)無線領(lǐng)域也赫然屹立著以ISA100和WirelessHART為代表的幾大標(biāo)準(zhǔn)陣營。
江天生認(rèn)為不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同關(guān)注點(diǎn)和使用場合，每種標(biāo)準(zhǔn)都有著獨(dú)特的設(shè)計。比如，ISA100工業(yè)無線標(biāo)準(zhǔn)支持多種通訊協(xié)議，支持多種無線應(yīng)用，既支持無線儀表本身路由的通訊機(jī)制來應(yīng)用在監(jiān)測的場合，也支持依靠無線主干網(wǎng)絡(luò)路由的通訊機(jī)制，實(shí)現(xiàn)1秒的數(shù)據(jù)采集，應(yīng)用在控制場合。因此ISA標(biāo)準(zhǔn)委員會用戶成員包括BP，ExxonMobil，Shell，Bayer，ConocoPhillips，Chervon，Saudi Aramco，Dow Chemical等知名企業(yè)，并得到了以Honeywell，Yokogowa、GE為代表的國際知名儀表廠商的支持。
WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)由HART通信基金會HCF于2009年5月提出，支持該標(biāo)準(zhǔn)的廠家如Emerson、E+H等，僅支持HART通訊協(xié)議的儀表，依靠低速通訊的無線變送器本身的路由，來實(shí)現(xiàn)無線通訊，刷新速度慢（儀表本身的通訊速度慢，每次路由通訊速度減半）、通訊時間滯后長（儀表本身的路由，通訊時間滯后長），僅適合刷新速度要求不快、通訊時間滯后要求不嚴(yán)格的監(jiān)測場合。
符合某一標(biāo)準(zhǔn)的不同儀表廠家的無線儀表產(chǎn)品，可以支持互操作，能夠方便用戶的使用。這樣的互操作和前后兼容，能夠保護(hù)用戶的現(xiàn)有投資，也有助于儀表廠家更加專注于進(jìn)一步開發(fā)工業(yè)無線儀表的功能和內(nèi)涵，研發(fā)更豐富的產(chǎn)品線等。用戶可以選擇最適合自己的符合某種開放國際標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)無線儀表產(chǎn)品，來確保工業(yè)場合的應(yīng)用，所以，當(dāng)前情況下用戶的使用不會受到明顯的影響。
[DividePage:NextPage]
疑惑六：工業(yè)無線，應(yīng)用場合在哪里？
工業(yè)無線儀表系統(tǒng)能夠在流程工業(yè)的整個生命周期內(nèi)創(chuàng)造巨大的效益，過程數(shù)據(jù)無線采集（無線變送器）、現(xiàn)場巡檢、能源管理、旋轉(zhuǎn)設(shè)備健康狀態(tài)、儲罐液位、無線視頻、罐區(qū)可燃?xì)怏w無線監(jiān)測、長輸管線的實(shí)時監(jiān)測等，無線有助于提高整個工廠的運(yùn)行水平。
霍尼韋爾OneWireless?工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)榱鞒坦I(yè)等工業(yè)領(lǐng)域提供了一個可擴(kuò)展的、統(tǒng)一的無線架構(gòu)平臺，實(shí)現(xiàn)一個無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)支持多種無線應(yīng)用、多個標(biāo)準(zhǔn)、多種協(xié)議，以及目前市場上存在的所有無線設(shè)備（802.11a/b/g）。
2010年霍尼韋爾贏得了中國最大的工業(yè)無線儀表系統(tǒng)項(xiàng)目，將在罐區(qū)采用237臺無線壓力變送器、無線溫度變送器和無線模擬量變送器，實(shí)現(xiàn)罐區(qū)過程數(shù)據(jù)的無線采集，并實(shí)現(xiàn)同DCS控制系統(tǒng)內(nèi)嵌式數(shù)據(jù)集成。另外，在燃?xì)怆姀S101臺無線變送器應(yīng)用、在電力調(diào)試所56臺的應(yīng)用、在油田井口的31臺無線變送器和5套無線視頻監(jiān)控、在油庫29臺無線變送器和4臺移動操作站等無線項(xiàng)目。工業(yè)無線儀表系統(tǒng)在流程工業(yè)的整個生命周期內(nèi)創(chuàng)造巨大的效益，能夠給用戶帶來前所未有的優(yōu)勢?！?BR> 江先生認(rèn)為，工業(yè)無線儀表項(xiàng)目工程實(shí)施的經(jīng)驗(yàn)會越來越豐富，會有更多的最佳實(shí)施和經(jīng)驗(yàn)供用戶分享。
總結(jié)：無線技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展
無線并不是一項(xiàng)新興的技術(shù)，而無線技術(shù)能保持發(fā)展的動力與活力，離不開市場和用戶的需求推動。江天生先生指出，隨著無線技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣，用戶對無線的需求更深入，更復(fù)雜：
如何提供更多、更豐富的無線儀表種類來滿足項(xiàng)目？
如何擴(kuò)展無線儀表更加豐富的功能支持？
如何獲得更可靠、更安全的整體架構(gòu)的設(shè)計、指導(dǎo)、實(shí)施、運(yùn)行和維護(hù)？
怎樣能進(jìn)一步提升無線架構(gòu)的技術(shù)性能如數(shù)據(jù)采集的速度和通訊時間滯后等，以滿足監(jiān)測、開環(huán)控制、非關(guān)鍵閉環(huán)控制等場合的需求？
怎樣才能進(jìn)一步優(yōu)化電池供電無線儀表的電池壽命，以確保長時間的電源供應(yīng)？
......
所以，未來我們不但能看到無線技術(shù)融入到工業(yè)應(yīng)用，躋身過程自動化主流之列，同時也會看到需求之下無線技術(shù)的日臻完美。
（轉(zhuǎn)載）
