隨著可靠的無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)通訊系統(tǒng)的出現(xiàn)，很大程度上排除了以往從過(guò)程設(shè)備和周邊區(qū)域采集信息時(shí)所面臨的技術(shù)和經(jīng)費(fèi)方面的障礙。即使是傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，單機(jī)儀表的信息傳送技術(shù)現(xiàn)在也已進(jìn)入實(shí)用階段。
無(wú)線設(shè)備可以采集以往難以企及或幾乎不可能訪問(wèn)的信息，并將其傳送至設(shè)備控制系統(tǒng)。這樣，設(shè)備工作性能和過(guò)程狀態(tài)數(shù)據(jù)被連續(xù)、實(shí)時(shí)地傳送至規(guī)定的系統(tǒng)。如此則可以：
• 改進(jìn)設(shè)備維修工作
• 提高設(shè)備可靠性
• 改善過(guò)程控制
• 增強(qiáng)安全性
• 更加符合環(huán)保要求
• 安裝成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于硬導(dǎo)線連接系統(tǒng)
這些無(wú)線系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)在于其共存性，即可以與其它無(wú)線系統(tǒng)共同工作于典型設(shè)備環(huán)境之中。例如，現(xiàn)行的IEEE 802.11 Wi-Fi寬帶無(wú)線以太網(wǎng)和TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)早已被應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)成千上萬(wàn)臺(tái)設(shè)備中。
使用工業(yè)級(jí)Wi-Fi結(jié)構(gòu)以后，可以尋求新的解決方案并且適應(yīng)新的操作方法?，F(xiàn)場(chǎng)操作人員可以方便快捷地通過(guò)便攜式電腦觀察報(bào)警并做出響應(yīng)、評(píng)估過(guò)程和接受工作指令等。無(wú)線系統(tǒng)徹底改善操作人員的通訊方法，即使離開(kāi)控制室也可以檢查設(shè)備，極大提高了生產(chǎn)效率。
對(duì)變革的挑戰(zhàn)
工業(yè)技術(shù)在不斷發(fā)展，控制要求和客觀條件也發(fā)生了巨大的變化；這就要求現(xiàn)有的控制系統(tǒng)適應(yīng)這種變化，獲得比以往任何時(shí)候更多的信息。
例如，許多國(guó)家在健康、安全和環(huán)保方面的要求越來(lái)越嚴(yán)格?？赡芤筮B續(xù)監(jiān)視設(shè)備周圍的安全噴淋器，以便必要時(shí)提供支援。還有，可能要求了解手動(dòng)控制閥的狀態(tài)，確定其處于安全狀態(tài)，避免由于錯(cuò)誤估計(jì)而發(fā)生事故。還可能要求監(jiān)視安全減壓閥以檢測(cè)其排放情況。
在嚴(yán)格控制人力資源和不斷更新信息的大趨勢(shì)下，依靠操作人員夾著記錄本在廠區(qū)各處記錄讀數(shù)，這種工作方式幾乎是不現(xiàn)實(shí)的。否則，就只能現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)測(cè)量，因?yàn)檫@樣即容易出錯(cuò)又不安全。
為了減少停機(jī)，比起定期手動(dòng)檢測(cè)來(lái)說(shuō)，對(duì)泵和電機(jī)等設(shè)備進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)以獲得其磨損等重要信息是非常明智的。
所有這些工作都可以通過(guò)由現(xiàn)場(chǎng)儀表向控制室發(fā)送報(bào)告來(lái)完成。但是顯而易見(jiàn)，采用有線變送器來(lái)實(shí)現(xiàn)新的功能，費(fèi)用可能相當(dāng)昂貴。在許多情況下，為了節(jié)約開(kāi)支，只能不用備用信號(hào)線、不用備用線槽位置和備用DCS I/O點(diǎn)等；就算要用，安裝起來(lái)也不容易。即使在新建的工廠中，也有許多遠(yuǎn)程位置，用導(dǎo)線或電纜來(lái)連接是非常不經(jīng)濟(jì)的。
此外，如果要提高解決問(wèn)題的能力和效率，則控制室就需要獲得有關(guān)設(shè)備層面工作性能的更多信息。因此，工廠內(nèi)成千上萬(wàn)臺(tái)設(shè)備只有借助于新興的無(wú)線結(jié)構(gòu)，以迎接上述挑戰(zhàn)以及如雨后春筍般涌現(xiàn)出的新挑戰(zhàn)。
有趣的是，在許多應(yīng)用中，用無(wú)線設(shè)備來(lái)代替有線設(shè)備已成為一種不可阻擋的潮流。例如，壓力表和溫度計(jì)、變面積流量計(jì)和玻璃液位表等，均沒(méi)有導(dǎo)線連接至任何系統(tǒng)，且必須由操作人員來(lái)讀取；無(wú)論這些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝在何處，現(xiàn)在都可以用無(wú)線技術(shù)將其連接在一起。
無(wú)線工廠系統(tǒng)已經(jīng)給過(guò)程控制領(lǐng)域帶來(lái)令人矚目的諸多驚喜，主要體現(xiàn)在對(duì)問(wèn)題的全新解決方案和快捷的調(diào)度能力方面。表1歸納了近期用戶采用的一些創(chuàng)新的無(wú)線解決方案。
從HART開(kāi)始入手
無(wú)線變送器屬于相對(duì)較新型的設(shè)備，但一項(xiàng)涉及無(wú)線設(shè)備的制造及使用的標(biāo)準(zhǔn)早已生效。WirelessHart是全數(shù)字化的無(wú)線協(xié)議，并且于2007年被批準(zhǔn)為控制領(lǐng)域的通用標(biāo)準(zhǔn)。如此，希望采用無(wú)線技術(shù)和設(shè)備的企業(yè)不必依賴一家制造商提供數(shù)量有限的產(chǎn)品。不同制造商提供的產(chǎn)品可以互相配合使用，這是由于產(chǎn)品均按同一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制造。
無(wú)線變送器使用IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，可以保證其共存性，并且與Wi-Fi共享空間。在有線HART設(shè)備方面，IEC 61158應(yīng)用層用于這項(xiàng)技術(shù)的最高一級(jí)，保證實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有設(shè)備管理軟件的無(wú)縫連接。
ZigBee 和藍(lán)牙技術(shù)是大家很熟悉的無(wú)線技術(shù)，但是在過(guò)程領(lǐng)域無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)是基于802.15.4 協(xié)議的。ZigBee和藍(lán)牙不是采用IEEE 802.15.4協(xié)議，它們只是基于該協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈接層而已。
采用WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備可以支持任何類型的傳感器，可以適用于幾乎任何工業(yè)應(yīng)用，可以從事所有HART產(chǎn)品目前所進(jìn)行的各項(xiàng)控制或監(jiān)視工作。一些主要的制造商已公開(kāi)宣布將提供符合WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)的變送器和網(wǎng)關(guān)。
有關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的決定
無(wú)論是在新建工廠或是現(xiàn)有工廠更新改建中應(yīng)用無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施，這些無(wú)線設(shè)備均可以使用許多年；因此，決策應(yīng)非常慎重，如同決定控制系統(tǒng)一般。對(duì)于工業(yè)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，可靠性和安全性始終是主要的考慮因素。WirelessHART可以很好地解決這兩方面的問(wèn)題。
WirelessHART具有獨(dú)特的自組織網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，在信號(hào)受阻時(shí)，WirelessHART可以動(dòng)態(tài)地重新選擇傳遞路徑，大大提高了數(shù)據(jù)傳遞的可靠性。工廠層面上常常會(huì)出現(xiàn)通訊故障，這種“繞行工作”的能力可以使其不受影響。除了任何類型的組態(tài)數(shù)據(jù)外，WirelessHART還包括“狀態(tài)和數(shù)值”數(shù)據(jù)，這樣可以使用戶深入了解其測(cè)量值是否有效，確保所報(bào)告數(shù)值的準(zhǔn)確性。
在遇到高層建筑和腳手架，或是臨時(shí)停靠的卡車等障礙物等擋住了已經(jīng)建立的信號(hào)路徑時(shí)，無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的自組織能力便體現(xiàn)出其價(jià)值。網(wǎng)絡(luò)只要尋找傳送信號(hào)的新路徑并使其到達(dá)網(wǎng)關(guān)。因此網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)顯得更為堅(jiān)固耐用。
