霍尼韋爾OneWireless工業(yè)無線方案：同DCS控制系統(tǒng)完全一體化、內(nèi)嵌、無縫式數(shù)據(jù)集成，支持應(yīng)用在過程控制領(lǐng)域

霍尼韋爾（中國）有限公司 江天生

霍尼韋爾公司OneWireless工業(yè)無線解決方案，符合ISA100工業(yè)無線國際標(biāo)準(zhǔn)。OneWireelss具備的技術(shù)特點(diǎn)，支持把OneWireless工業(yè)無線架構(gòu)應(yīng)用在過程控制領(lǐng)域。

這些特點(diǎn)如下：（1）OneWireless無線架構(gòu)已經(jīng)具備整個無線網(wǎng)絡(luò)的冗余設(shè)計，支持無線網(wǎng)關(guān)的冗余設(shè)計；（2）無線網(wǎng)絡(luò)采用2.4GHz ISM頻段、DSSS跳頻，自組織、自愈合，確保通訊可靠；（3）無線mesh主干網(wǎng)絡(luò)通訊時間滯后短、速度快、自組織，可靠安全；（4）無線變送器最快可以設(shè)定1秒的刷新速度，未來可以支持250毫秒；（5）無線變送器的電池供電可靠，1秒刷新時、常溫下，電池壽命可以達(dá)到4.5年，保證了無線技術(shù)應(yīng)用于工廠的控制環(huán)節(jié)中長期供電；（6）隔爆的無線變送器確保應(yīng)用場合的安全；（7）無線網(wǎng)絡(luò)同DCS控制系統(tǒng)完全一體化集成、支持通過DCS控制系統(tǒng)內(nèi)嵌工具對無線I/O點(diǎn)直接建點(diǎn)和建立控制策略；（8）無線網(wǎng)絡(luò)支持通過DCS控制系統(tǒng)的內(nèi)嵌工具對無線設(shè)備進(jìn)行在線狀態(tài)監(jiān)視、診斷和遠(yuǎn)程組態(tài)、校驗等等。

霍尼韋爾的OneWireless工業(yè)無線解決方案，是由多功能節(jié)點(diǎn)（Multinode）構(gòu)建一個通訊速度非?？斓臒o線Mesh主干網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場無線變送器可以自動選擇與任何一個多功能節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通訊。整個無線網(wǎng)絡(luò)自組織、自愈合、冗余網(wǎng)關(guān)的設(shè)計、沒有單點(diǎn)故障，同時采用了2.4GHz ISM頻段DSSS跳頻通訊，確保無線通訊能夠達(dá)到工業(yè)等級的可靠性和安全。最多可以有40個多功能節(jié)點(diǎn)構(gòu)建一個無線主干網(wǎng)絡(luò)，每個多功能節(jié)點(diǎn)都可以同時作為網(wǎng)關(guān)有線接入控制系統(tǒng)，中間配置無線防火墻。每個網(wǎng)關(guān)都可以配置冗余的網(wǎng)關(guān)。

當(dāng)OneWireless無線網(wǎng)絡(luò)同第三方DCS控制系統(tǒng)或PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)集成時，無線網(wǎng)關(guān)同上位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成采用標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，如Modbus TCP/IP、Modbus RS485、OPC、HART等。

如果同霍尼韋爾公司自己的DCS控制系統(tǒng)PKS Experion?（R311.2及以上版本）進(jìn)行數(shù)據(jù)集成時，完全一體化、內(nèi)嵌集成。

1 無線網(wǎng)絡(luò)同Experion?控制系統(tǒng)完全一體化數(shù)據(jù)集成，通過CDA peer to peer點(diǎn)對點(diǎn)通訊

無線網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)都可以同PKS Experion?控制系統(tǒng)的C300控制器和服務(wù)器實現(xiàn)CDA 直接一體化通訊，用戶可以通過Experion?Configuration Studio中一體化內(nèi)嵌工具，方便的增減無線I/O點(diǎn)、建立控制策略，組態(tài)、監(jiān)視無線設(shè)備；實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的安全管理；無線網(wǎng)絡(luò)的通訊診斷、維護(hù)等。

無線變送器的I/O點(diǎn)及測量參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)都在Experion?HMIWeb Display Builder中顯示為 native Experion?points，而無需組建SCADA點(diǎn)或OPC參數(shù)。在Experion?System Status中也可以監(jiān)視無線設(shè)備、無線網(wǎng)關(guān)及移動工作站的狀態(tài)。無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)完全集成在Experion?數(shù)據(jù)庫中。

用戶通過控制系統(tǒng)Experion?R311.2，可以非常容易、非常安全的把符合ISA100工業(yè)無線標(biāo)準(zhǔn)的無線變送器和無線移動工作站、無線CCTV等 Wi-Fi無線設(shè)備集成到DCS控制系統(tǒng)中。OneWireless無線網(wǎng)關(guān)和Experion?Server之間通過peer to peer 點(diǎn)對點(diǎn)CDA通訊，用戶可以使用Experion?Configuration Studio中的內(nèi)嵌工具增加無線I/O點(diǎn)，對無線設(shè)備進(jìn)行在線組態(tài)、診斷和調(diào)試，非常方便?，F(xiàn)場操作人員和維護(hù)人員可以安全的把移動工作站、無線CCTV等Wi-Fi無線設(shè)備接入DCS控制網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)通訊和集成。控制網(wǎng)絡(luò)無線延伸到現(xiàn)場以及OneWireless同Experion?的完全內(nèi)嵌集成能夠為用戶帶來如下優(yōu)勢：

?減少ISA100無線儀表的現(xiàn)場調(diào)試時間；

?利用Experion?控制系統(tǒng)得診斷和維護(hù)工具，降低維護(hù)費(fèi)用；

?利用現(xiàn)有的Experion?應(yīng)用工具，減少培訓(xùn)費(fèi)用和時間；

?利用Expeiron?內(nèi)置的冗余設(shè)計，改善整個系統(tǒng)的安全水平；

?擴(kuò)展無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，冗余設(shè)計、安全可靠。

2 從Experion? Con fi guration Studio管理無線設(shè)備

Experion 用戶可以直接從Experion?Con fi guration Studio管理無線設(shè)備，無需專用的無線工作站PC，可以實現(xiàn)如下功能：

?組態(tài)和管理無線設(shè)備(無線變送器和無線網(wǎng)關(guān))；

?生成和管理無線網(wǎng)絡(luò)的安全，以及對無線設(shè)備的授權(quán)；

?無線網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)和診斷。

3 減少無線設(shè)備的組態(tài)時間

在PKS Experion?控制系統(tǒng)中，無線網(wǎng)關(guān)Experion?拓?fù)浼軜?gòu)中完全一體化的組成部分，支持無線設(shè)備和Experion?控制器之間完全一體化的通訊（native communication），即CDA peer to peer點(diǎn)對點(diǎn)通訊。這種完全一體化集成減少了管理無線設(shè)備所需的時間。用戶可以通過Experion?Control Builder管理 (添加、組態(tài)、修改)無線I/O點(diǎn)，包括建立控制策略。通過鼠標(biāo)拖拉可以簡單、快速、透明的為ISA100 無線設(shè)備和 Experion?控制器功能塊之間建立通訊。

人機(jī)界面顯示 HMIWeb Display

無線變送器及其過程數(shù)據(jù)在控制系統(tǒng)Exeprion工具HMIWeb Display Builder顯示為本地I/O點(diǎn)（native Experion?point）。用戶不再需要組態(tài)SCADA點(diǎn)或OPC點(diǎn)來集成無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，而是通過在控制系統(tǒng)的系統(tǒng)工具中點(diǎn)擊顯示無線變送器、無線I/O點(diǎn)、其過程數(shù)據(jù)、狀態(tài)顯示等等。

系統(tǒng)狀態(tài)顯示 System Status Display

無線變送器、無線網(wǎng)關(guān)及其它符合ISA100 標(biāo)準(zhǔn)的無線設(shè)備的狀態(tài)都可在Experion?System Status中顯示。

4 提高可靠性

OneWireless 是支持應(yīng)用在過程控制的工業(yè)無線架構(gòu)，內(nèi)置的冗余設(shè)計，確保集成到控制的數(shù)據(jù)和信息的可靠性和安全性，如下圖所示：

①霍尼韋爾無線變送器，冗余的通訊設(shè)計（dual-cast technology），支持同時與2個多功能節(jié)點(diǎn)無線通訊，自組織、自愈合；

②無線mesh主干網(wǎng)絡(luò)提供從無線變送器到網(wǎng)關(guān)的多個冗余的通訊路徑，自組織、自愈合；

③無線網(wǎng)關(guān)可以冗余配置；

④同控制系統(tǒng)Experion?的完全一體化集成，充分利用Experion?控制系統(tǒng)內(nèi)置的冗余設(shè)計，如 Fault Tolerant Ethernet(FTE)控制網(wǎng)絡(luò)、冗余servers等，確保數(shù)據(jù)的無縫式集成。OneWireless無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)完全集成在Experion?控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。

5 數(shù)據(jù)集成

在同控制系統(tǒng)Experion?R311.2進(jìn)行數(shù)據(jù)集成時，無線網(wǎng)絡(luò)過程數(shù)據(jù)直接接入Experion?控制系統(tǒng)的 L2層過程控制網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)關(guān)有線接入L2層的FTE交換機(jī)，無線網(wǎng)關(guān)和L2 FTE交換機(jī)之間配置OneWireless無線防火墻，保護(hù)Experion?控制網(wǎng)絡(luò)和OneWireless無線網(wǎng)絡(luò)，阻隔不必要的網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴和垃圾信息。無線防火墻是預(yù)組態(tài)、即插即用，只允許無線過程數(shù)據(jù)和組態(tài)數(shù)據(jù)雙向通過，其它數(shù)據(jù)如 OneWireless無線架構(gòu)所支持的視頻、移動工作站數(shù)據(jù)通過L3.5層集成到控制系統(tǒng)當(dāng)中。

6 無線網(wǎng)絡(luò)的管理：對無線網(wǎng)絡(luò)的管理完全內(nèi)嵌于DCS控制系統(tǒng)工具中

無線管理平臺主要實現(xiàn)以下功能：（1）無線網(wǎng)絡(luò)的通訊診斷：用來管理和診斷無線網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的無線電通訊狀況（如無線電信號強(qiáng)弱）；圖形功能界面支持以圖形方式來監(jiān)視無線電通訊的狀態(tài)和無線通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；（2）支持對無線變送器的遠(yuǎn)程在線組態(tài)或維護(hù)；（3）無線網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一安全管理。

這些功能完全內(nèi)嵌和集成在Experion?控制系統(tǒng)的Experion?Configuration Studio和Control Builder中。如前所述，用戶可以通過Experion?Configuration Studio中一體化內(nèi)嵌工具，方便的增減無線I/O點(diǎn)、建立控制策略，組態(tài)、監(jiān)視無線設(shè)備；實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的安全管理；無線網(wǎng)絡(luò)的通訊診斷、維護(hù)等。無線變送器的I/O點(diǎn)及測量參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)都在Experion?HMIWeb Display Builder中顯示為 native Experion?points，而無需組建SCADA點(diǎn)或OPC參數(shù)。在Experion?System Status中也可以監(jiān)視無線設(shè)備、無線網(wǎng)關(guān)及移動工作站的狀態(tài)。無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)完全集成在Experion?數(shù)據(jù)庫中。

7 總結(jié)

霍尼韋爾OneWireless無線解決方案，針對過程控制領(lǐng)域的設(shè)計，支持同DCS控制系統(tǒng)支持無線網(wǎng)關(guān)的冗余設(shè)計；通訊速度快、通訊時間滯后短、mesh、DSSS、自組織、自愈合的無線主干網(wǎng)絡(luò)設(shè)計；無線變送器最快1秒的刷新速度和1秒刷新時4.5年的電池壽命；以及無線網(wǎng)絡(luò)同DCS控制系統(tǒng)Experion?完全一體化集成等等技術(shù)特征，都支持在過程控制中應(yīng)用OneWireless無線技術(shù)方案。