流程行業(yè)無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展動(dòng)向

方原柏（昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院，云南 昆明 650051）

流程行業(yè)無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展動(dòng)向

方原柏（昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院，云南 昆明 650051）

流程行業(yè)無(wú)線通信技術(shù)在過(guò)去的十年里已經(jīng)取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，流程行業(yè)三大國(guó)際無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定，在流程行業(yè)無(wú)線應(yīng)用已從試用到全面推廣。未來(lái)流程行業(yè)無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，還會(huì)在擴(kuò)大應(yīng)用范圍、多種無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的融合、系統(tǒng)架構(gòu)的創(chuàng)新、引入無(wú)線行業(yè)領(lǐng)軍廠家的技術(shù)和產(chǎn)品等方面努力，而WIA-PA無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用前景廣闊。

無(wú)線通信技術(shù)；流程行業(yè)；發(fā)展動(dòng)向

1 概述

如果從2003～2004流程行業(yè)無(wú)線通信技術(shù)開始試驗(yàn)的時(shí)間算起，在過(guò)去的十年里，流程行業(yè)無(wú)線通信技術(shù)已經(jīng)取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，流程行業(yè)三大國(guó)際無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定，在流程行業(yè)無(wú)線應(yīng)用已從試用到全面推廣，如2012年10月30日艾默生過(guò)程管理在全球用戶大會(huì)上宣布有1萬(wàn)個(gè)（其中在中國(guó)有1000個(gè)）WirelessHART智能無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，已累計(jì)運(yùn)行達(dá)10億小時(shí)，2014年9月的資料數(shù)據(jù)又更新為16800個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和28億小時(shí)。ISA100.11a在支持多種通信協(xié)議、支持整個(gè)工廠的多種應(yīng)用方面有優(yōu)勢(shì)，而中國(guó)的WIA-PA則在應(yīng)用行業(yè)的廣泛性、無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的多樣性和產(chǎn)品良好的性價(jià)比等方面取得不錯(cuò)的成績(jī)。

未來(lái)流程行業(yè)無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，還會(huì)在擴(kuò)大應(yīng)用范圍、多種無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的融合、系統(tǒng)架構(gòu)的創(chuàng)新、引入無(wú)線行業(yè)領(lǐng)軍廠家的技術(shù)和產(chǎn)品等方面努力，同時(shí)我們也認(rèn)為WIA-PA無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用前景廣闊。

2 擴(kuò)大應(yīng)用范圍

到目前為止，流程行業(yè)無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用集中在石化、油氣田、冶金、電力等少數(shù)幾個(gè)行業(yè)，應(yīng)用的規(guī)模雖然能看到數(shù)百個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的案例，但絕大多數(shù)是小范圍試用，局限于一個(gè)工序或一個(gè)車間數(shù)十點(diǎn)的規(guī)模上，一個(gè)大型企業(yè)全面使用流程行業(yè)無(wú)線通信技術(shù)的實(shí)例較為少見，所以應(yīng)用范圍的推廣這個(gè)擔(dān)子還是比較重的。

鞍鋼冷軋廠連續(xù)退火生產(chǎn)線采用了WIA-PA無(wú)線通信系統(tǒng)，在現(xiàn)場(chǎng)200m×20m×30m范圍內(nèi)布置了WIA-DS18B無(wú)線溫度變送器416個(gè)測(cè)點(diǎn)，對(duì)有數(shù)百個(gè)軋輥的軸承溫度進(jìn)行監(jiān)控，以實(shí)現(xiàn)軸承健康狀態(tài)的在線檢測(cè)。

中石化武漢800kt/a乙烯的原料罐區(qū)、中間罐區(qū)及產(chǎn)品罐區(qū)采用了霍尼韋爾公司基于ISA100.11a協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的OneWireless無(wú)線解決方案，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)視、報(bào)警、報(bào)表打印及生產(chǎn)管理。在這三個(gè)罐區(qū)共計(jì)使用了3臺(tái)無(wú)線工作站、3臺(tái)防火墻、3臺(tái)無(wú)線交換機(jī)、35臺(tái)多功能節(jié)點(diǎn)（包括作為主網(wǎng)關(guān)、冗余網(wǎng)關(guān)使用的多功能節(jié)點(diǎn)）、276臺(tái)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（無(wú)線壓力變送器），再加上罐區(qū)外還有2臺(tái)汽車衡器AI信號(hào)以無(wú)線方式接入，共278臺(tái)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)，這也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)應(yīng)用規(guī)模較大、技術(shù)較先進(jìn)的無(wú)線儀表系統(tǒng)成功應(yīng)用案例。

浙江長(zhǎng)興電廠2臺(tái)660MW燃煤機(jī)組總體規(guī)劃為無(wú)線技術(shù)示范工程，考慮建立全廠智能無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，總體規(guī)劃建9個(gè)WirelessHART 1420智能無(wú)線網(wǎng)關(guān)，每個(gè)網(wǎng)關(guān)覆蓋200m范圍內(nèi)的測(cè)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)采用TCP/IP方式，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)接入DCS機(jī)柜間的以太網(wǎng)交換機(jī)。

在擴(kuò)大應(yīng)用范圍這一點(diǎn)上，WIA-PA工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)疑是做得最好的，它不僅在流程行業(yè)的石化、油氣田、冶金有較多應(yīng)用實(shí)例而且還推廣到船舶廠氣體管網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)、實(shí)驗(yàn)室測(cè)試系統(tǒng)、智能樓宇系統(tǒng)、智能電網(wǎng)、智能變電站、輸電線路智能監(jiān)測(cè)、智能交通服務(wù)平臺(tái)、電機(jī)能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、工廠環(huán)境中的人員定位、太陽(yáng)能光伏發(fā)電站光伏匯流箱監(jiān)測(cè)、農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，顯示了對(duì)應(yīng)用環(huán)境極強(qiáng)的適應(yīng)力。

3 多種無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的融合

如果能在單一架構(gòu)下管理多個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，或者說(shuō)在單一架構(gòu)下管理統(tǒng)一后的單一無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，應(yīng)該是過(guò)程行業(yè)用戶一致的要求，所以我們說(shuō)多種無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的融合是一個(gè)大趨勢(shì)，它可以提供遠(yuǎn)程操作的更高可靠性和更低成本。三大無(wú)線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)合作的技術(shù)基礎(chǔ)原本是存在的，因?yàn)镮SA100.11a、WirelessHART和WIA-PA的底層協(xié)議都是IEEE802.15.4，而提供芯片和通信協(xié)議棧的商家往往同時(shí)提供這幾種技術(shù)的部件，即使是在ISA100.11a、WirelessHART和WIA-PA陣營(yíng)內(nèi)，還包括有很多相同的會(huì)員。

作為ISA100的核心成員單位的尼維斯（Nivis）公司一向以其管理和優(yōu)化網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的軟件而聞名，同時(shí)在利用ISA100.11a、WirelessHART和6LoWPAN開發(fā)基于標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)狀通信堆棧方面擁有豐富的知識(shí)和能力。尼維斯公司目前是我們所了解到的唯一同時(shí)提供ISA100.11a和WirelessHART兩種流程行業(yè)無(wú)線產(chǎn)品供應(yīng)商，比如其無(wú)線節(jié)點(diǎn)和路由器用在ISA100.11a和WirelessHART的型號(hào)是相同的，使用戶能夠在單一的硬件上運(yùn)行任何一種標(biāo)準(zhǔn)。如VersaRouter910路由器既支持Nivis的ISA100.11a標(biāo)準(zhǔn)，也支持WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)，擁有在同一平臺(tái)上運(yùn)行的軟件，VersaRouter910是一個(gè)雙啟動(dòng)硬件（Dual boot hardware），是集全功能于一身，專門為客戶準(zhǔn)備好提供的無(wú)線解決方案設(shè)計(jì)的工業(yè)級(jí)無(wú)線路由器。中科博微公司是可同時(shí)提供WIA-PA、WirelessHART兩種流程行業(yè)無(wú)線產(chǎn)品供應(yīng)商，比如其無(wú)線網(wǎng)關(guān)既有屬于WIA-PA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的WIAPA-GW1498、WIAPA-GWS1200 2種型號(hào)的網(wǎng)關(guān)，又有屬于WirelessHART無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的WHT-GW1250網(wǎng)關(guān)。北京天宇藍(lán)翔科技發(fā)展有限公司也可提供WIA-PA、WirelessHART兩種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。

在ISA100.11a和WirelessHART問(wèn)世之初，在ISA名下成立過(guò)ISA100.12工作組，負(fù)責(zé)尋找將WirelessHART和ISA100.11a無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)融合的技術(shù)途徑。當(dāng)時(shí)認(rèn)定實(shí)現(xiàn)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)融合技術(shù)途徑的唯一方法是發(fā)布提案申請(qǐng)，后有3個(gè)團(tuán)隊(duì)提出申請(qǐng)。但最終這些團(tuán)隊(duì)沒(méi)有解決以下核心問(wèn)題：網(wǎng)絡(luò)規(guī)范的定義能夠取代ISA100.11a和WirelessHART及提供2個(gè)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的反向兼容。代表ISA100.11a和WirelessHART供應(yīng)商的兩個(gè)團(tuán)隊(duì)都不能接受修改自己基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的要求，因此無(wú)法達(dá)成任何妥協(xié)協(xié)議。其原因非技術(shù)方面，而是集中在營(yíng)銷效應(yīng)方面。因此在2013年，ISA100.12工作組已決定放棄在無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)融合方面的努力。ISA100.12工作組中的最終用戶曾建議的融合備選方案是供應(yīng)商可提供同時(shí)對(duì)ISA100.11a和WirelessHART無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行操作的產(chǎn)品，即“雙啟動(dòng)”產(chǎn)品的解決方案。

2010年初，德國(guó)測(cè)量與控制標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)NAMUR發(fā)布Press Release（公告），開始提出單一（融合）工業(yè)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)（僅過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域）的要求，建議三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)合并為一個(gè)IEC標(biāo)準(zhǔn)。2010年8月在倫敦的Heathrow（希思羅）機(jī)場(chǎng)召開了工作組第一次會(huì)議，工作組即以希思羅命名。2011年3月底在瑞士的融合工作組會(huì)議形成備忘錄決定成立技術(shù)工作組，重慶郵電大學(xué)是希思羅工作組的5名核心成員之一和技術(shù)工作組主要成員。技術(shù)工作組首先完成“三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的異同”資料的編輯，然后達(dá)成分三步開展工作的共識(shí)，第一步是實(shí)現(xiàn)三標(biāo)準(zhǔn)共存，如圖1所示，第二步完成漸進(jìn)式融合，第三步以單一的OSI/ISO層過(guò)程儀表協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、統(tǒng)一的接入點(diǎn)、統(tǒng)一的網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的最終融合，這里的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、接入點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)均以希思羅命名。

圖1 希思羅工作組融合工業(yè)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的第一步

2012年12月現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)（FF）宣布與國(guó)際自動(dòng)化學(xué)會(huì)自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)ISA100合作提出了一個(gè)通用的框架，允許多個(gè)工業(yè)通信協(xié)議通過(guò)共享無(wú)線集成架構(gòu)在過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)中運(yùn)行，使現(xiàn)場(chǎng)總線連接到遠(yuǎn)程的I/O和ISA100.11a、WirelessHART、有線H1協(xié)議集成到單一的標(biāo)準(zhǔn)化環(huán)境中，這稱為基金會(huì)的遠(yuǎn)程操作管理ROM，這是通過(guò)第三方的開放融合，以便為用戶提供更高的可靠性和更低成本的遠(yuǎn)程操作。這個(gè)框架保持了“基礎(chǔ)設(shè)施”戰(zhàn)略，而不是試圖在無(wú)線設(shè)備水平方面競(jìng)爭(zhēng)。

4 系統(tǒng)架構(gòu)的創(chuàng)新

霍尼韋爾公司2004年推出工業(yè)無(wú)線變送器——基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的XYR5000無(wú)線壓力變送器，載頻為902MHz～928MHz，以此為基礎(chǔ)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。

圖2 早期以XYR5000為基礎(chǔ)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成圖

作為網(wǎng)關(guān)設(shè)備的基站W(wǎng)BR與各種類型的XYR5000無(wú)線變送器可直接通信，最大數(shù)量為50臺(tái)，最大距離610m。基站還可有線接入最多25個(gè)AO/DO組件，基站與控制系統(tǒng)的連接有RS485 Modbus RTU接口，還可提供RS232到WMT無(wú)線管理工具上顯示。

隨后IEC三大國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的早期無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的架構(gòu)是由網(wǎng)關(guān)和無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成，如橫河電機(jī)無(wú)線系統(tǒng)的早期架構(gòu)是YFGW710現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線一體型網(wǎng)關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線設(shè)備，一臺(tái)網(wǎng)關(guān)可接入最多10臺(tái)（刷新率1s）或50臺(tái)（刷新率5s）現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線設(shè)備，如圖3所示。

圖3 橫河電機(jī)無(wú)線系統(tǒng)的早期架構(gòu)

艾默生過(guò)程管理公司下屬的羅斯蒙特公司真正針對(duì)流程行業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究始于1998年，2006年推出的智能無(wú)線解決方案是采用900MHz， 2007年以后在歐洲和亞洲則推出2.4GHz的解決方案。早期無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的架構(gòu)也是由網(wǎng)關(guān)和無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成，可能會(huì)包括適配器等設(shè)備，同時(shí)每一臺(tái)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備還可作為路由器將其他無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信息傳送到網(wǎng)關(guān)，如圖4所示。

圖4 艾默生過(guò)程管理早期無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的架構(gòu)

2007年6月11日，霍尼韋爾公司推出基于ISA100.11a思路的OneWireless無(wú)線網(wǎng)絡(luò)方案，采用了XYR6000變送器，載頻為2.4GHz。推出OneWireless無(wú)線網(wǎng)絡(luò)后，系統(tǒng)架構(gòu)也在不斷更新，較早的版本是2009年4月的120版，當(dāng)時(shí)作為網(wǎng)關(guān)的是多功能節(jié)點(diǎn)；2011年9月發(fā)布200版的新功能包括無(wú)線變送器無(wú)路由功能改為路由功能可選、增加了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接入點(diǎn)FDAP、增加了HART適配器等，2011年10月又引入了Cisco Aironet 1552S Outdoor AP節(jié)點(diǎn)設(shè)備、Cisco WLAN控制器；2013年4月發(fā)布210版的新功能包括在線無(wú)線設(shè)備授權(quán)等新功能。

AP節(jié)點(diǎn)設(shè)備被分為兩類：網(wǎng)格接入點(diǎn)（MAP）和根接入點(diǎn)（RAP）。網(wǎng)格接入點(diǎn)是Mesh網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程接入點(diǎn)，它作為ISA100.11a無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)和IEEE802.11a/b/g/nWi-Fi網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)，這是所有接入點(diǎn)的默認(rèn)角色。對(duì)下層ISA100.11a無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，每個(gè)網(wǎng)格接入點(diǎn)都可以發(fā)送和接收來(lái)自無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的消息，同時(shí)，它又作為一個(gè)路由器，為其相鄰網(wǎng)格接入點(diǎn)以IEEE802.11a/b/g/nWi-Fi網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)消息，從而在2層網(wǎng)絡(luò)中為無(wú)線設(shè)備和主機(jī)應(yīng)用之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程，數(shù)據(jù)可以找到通過(guò)中間網(wǎng)格接入點(diǎn)抵達(dá)目的地的最佳路徑。如果一個(gè)鏈路因?yàn)槿魏卧蚨霈F(xiàn)故障，網(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)通過(guò)其他路徑安排數(shù)據(jù)傳輸，直到數(shù)據(jù)抵達(dá)網(wǎng)關(guān)為止。

根接入點(diǎn)通過(guò)光纖、有線以太網(wǎng)或電纜連接器連接到有線網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)器，作為到有線網(wǎng)絡(luò)的“根”或“網(wǎng)關(guān)”，它必須在接入點(diǎn)配置時(shí)設(shè)定為根接入點(diǎn)。通信時(shí)，網(wǎng)格接入點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)格接入點(diǎn)之間的路徑或直接傳送到根接入點(diǎn)。在這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，接入點(diǎn)之間有許多冗余路徑連接，因而特別可靠。

隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大和網(wǎng)格接入點(diǎn)數(shù)量的增加，有必要使用多臺(tái)根接入點(diǎn)以保證無(wú)線網(wǎng)絡(luò)所需的性能和吞吐量（如圖5所示）。推薦根接入點(diǎn)對(duì)網(wǎng)格接入點(diǎn)比值為20，這意味著，最多20個(gè)網(wǎng)格接入點(diǎn)可以共享相同的一次和二次根接入點(diǎn)，由于每個(gè)網(wǎng)格接入點(diǎn)可接入數(shù)十臺(tái)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，每個(gè)根接入點(diǎn)可接入20個(gè)網(wǎng)格接入點(diǎn)，而根接入點(diǎn)又可以多個(gè)同時(shí)接入交換機(jī)，其應(yīng)用規(guī)模可滿足數(shù)百點(diǎn)到數(shù)千點(diǎn)的大型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的要求。

圖5 帶多臺(tái)根接入點(diǎn)Cisco節(jié)點(diǎn)設(shè)備的ISA100.11a無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備大型網(wǎng)絡(luò)

艾默生過(guò)程管理公司在WirelessHART網(wǎng)絡(luò)中也推出了Cisco AP節(jié)點(diǎn)設(shè)備作為構(gòu)成回傳網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的接入點(diǎn)，菲尼克斯公司在WirelessHART網(wǎng)絡(luò)中也推出了可與該公司多臺(tái)WirelessHART網(wǎng)關(guān)組成骨干網(wǎng)絡(luò)的WLAN接入點(diǎn)，且都通過(guò)Wi-Fi傳送采集的所有信息，同時(shí)，WirelessHART網(wǎng)絡(luò)也可接收支持802.11Wi-Fi通信的無(wú)線設(shè)備的信息。

隨著工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將過(guò)程控制延伸到工廠現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)角落，其應(yīng)用越來(lái)越普及，單個(gè)應(yīng)用實(shí)例的規(guī)模也越來(lái)越大，已突破一個(gè)工序或一個(gè)車間的范圍。在這種形勢(shì)下，流程行業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的制造廠家不失時(shí)機(jī)地推出可覆蓋整個(gè)工廠的全集成式多用途無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。這樣的網(wǎng)絡(luò)中既包括簡(jiǎn)單的無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)儀表網(wǎng)絡(luò)，也覆蓋多種無(wú)線應(yīng)用的場(chǎng)合。

創(chuàng)新的系統(tǒng)架構(gòu)主要體現(xiàn)在接入點(diǎn)設(shè)備作為主干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，比如OneWireless無(wú)線網(wǎng)絡(luò)先后推出的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接入點(diǎn)FDAP、Cisco Aironet 1552S Outdoor AP節(jié)點(diǎn)，橫河電機(jī)ISA100.11a無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的YFGW510現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線接入點(diǎn)，艾默生過(guò)程管理公司W(wǎng)irelessHART無(wú)線網(wǎng)絡(luò)推出的781遠(yuǎn)程鏈路、Cisco AP節(jié)點(diǎn)設(shè)備和WLAN接入點(diǎn)，菲尼克斯公司W(wǎng)irelessHART無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的WLAN接入點(diǎn)。這些設(shè)備具有骨干路由器功能，可將眾多的無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信息通過(guò)底層網(wǎng)絡(luò)采集后，盡快地通過(guò)骨干網(wǎng)絡(luò)傳送到無(wú)線網(wǎng)關(guān)。這種將網(wǎng)關(guān)功能分離為接入點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線管理站以及將信息傳送分為底層網(wǎng)絡(luò)及骨干網(wǎng)絡(luò)的分層架構(gòu)，不僅擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模、提高了信息傳送速度，還能更好地實(shí)現(xiàn)同時(shí)管理多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線子網(wǎng)通信系統(tǒng)的要求。

5 引入無(wú)線行業(yè)領(lǐng)軍廠家的技術(shù)和產(chǎn)品

借助網(wǎng)絡(luò)解決方案供應(yīng)商的技術(shù)迅速提高產(chǎn)品檔次，霍尼韋爾公司2012年直接采用支持標(biāo)準(zhǔn)的思科（Cisco）公司組態(tài)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)性統(tǒng)一無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這包括使用冗余交換機(jī)、冗余的無(wú)線局域網(wǎng)控制器以及多重網(wǎng)格接入點(diǎn)MAP和根接入點(diǎn)RAP，實(shí)現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)大的高可用性的網(wǎng)絡(luò)。如使用Cisco Aironet 1552S AP節(jié)點(diǎn)設(shè)備構(gòu)建OneWireless工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還采用Cisco WLAN控制器用于管理Cisco Aironet 1552S AP節(jié)點(diǎn)設(shè)備，在單一的架構(gòu)下為Wi-Fi應(yīng)用和ISA100.11a現(xiàn)場(chǎng)儀表提供無(wú)線覆蓋，從而有效降低總體擁有成本。Cisco Aironet 1552S AP節(jié)點(diǎn)設(shè)備的功能與原有的多功能節(jié)點(diǎn)完全一樣，但天線數(shù)量增加，速度更快，帶寬更寬。艾默生過(guò)程管理公司早在2007年就已經(jīng)同思科公司建立了合作伙伴關(guān)系，如在異構(gòu)系統(tǒng)的無(wú)線通信方面雙方就進(jìn)行了合作，最近又引入了Cisco AP節(jié)點(diǎn)設(shè)備。

羅克韋爾自動(dòng)化收購(gòu)了vMonitor，將劃入羅克韋爾自動(dòng)化控制產(chǎn)品和解決方案營(yíng)運(yùn)部門。vMonitor是全球范圍內(nèi)數(shù)字油田實(shí)施及遠(yuǎn)程運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域的先驅(qū)，早在2005年1月，它就在殼牌公司的支持下，進(jìn)行了Kanbode 8口油井無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的試驗(yàn)，為井口和上游應(yīng)用提供了創(chuàng)新的監(jiān)控解決方案，創(chuàng)造性地將最尖端的無(wú)線儀表和通信與可視化軟件結(jié)合在一起，幫助客戶制定更明智的決策并改善生產(chǎn)狀況。vMonitor的技術(shù)涵蓋井口傳感器與變送器、遠(yuǎn)程終端單元、網(wǎng)關(guān)和調(diào)制解調(diào)器的全無(wú)線產(chǎn)品組合，以及交鑰匙監(jiān)控系統(tǒng)和服務(wù)。這些產(chǎn)品覆蓋范圍廣，適合從油氣井、管道、泵站和升液站到煉油廠以及油庫(kù)的各類應(yīng)用。

6 WIA-PA的前景廣闊

WIA-PA幾乎是與國(guó)外產(chǎn)品同時(shí)起步的，目前已經(jīng)有中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所與中科博微公司、川儀、北京天宇藍(lán)翔科技發(fā)展有限公司、北京雅丹漢和石油技術(shù)開發(fā)有限公司、中科奧維公司、重慶偉岸測(cè)器制造股份有限公司、北京安控科技股份有限公司、上海自動(dòng)化儀表股份公司等生產(chǎn)WIA－PA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所還與蘇儀集團(tuán)共建中科院工業(yè)無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)研產(chǎn)基地，以實(shí)現(xiàn)符合WIA-PA工業(yè)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的WIA-PA無(wú)線儀表產(chǎn)業(yè)化。

automation網(wǎng)站編輯Bill Lydon先生發(fā)表的“關(guān)于2012年自動(dòng)化和控制趨勢(shì)的解讀”一文中提到：“WIA-PA發(fā)展態(tài)勢(shì)讓W(xué)irelessHART與ISA100的陣營(yíng)都很吃驚。在自動(dòng)化與控制技術(shù)領(lǐng)域，中國(guó)是一個(gè)快速增長(zhǎng)的區(qū)域，根據(jù)中國(guó)的市場(chǎng)容量，有人斷言WIA-PA將只能在中國(guó)使用。我并不同意這樣的觀點(diǎn)，我堅(jiān)信經(jīng)過(guò)時(shí)間的檢驗(yàn)，該標(biāo)準(zhǔn)很有可能會(huì)被廣泛采用，屆時(shí)也將有相應(yīng)的產(chǎn)品從中國(guó)出口。同時(shí)，我認(rèn)為WIA-PA將會(huì)在900MHz以及更低的范圍內(nèi)推出相應(yīng)的解決方案，在通過(guò)墻壁以及其他障礙物的時(shí)候可以有更強(qiáng)的信號(hào)通過(guò)率?！?/p>

就像Bill Lydon先生所預(yù)言的一樣，在印度尼西亞國(guó)家石油和天然氣公司（PERTAMINA）望加錫臨海罐區(qū)，已采用了由北京天宇藍(lán)翔科技發(fā)展有限公司、廣州中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所分所提供的WIA-PA無(wú)線傳輸技術(shù)的滿溢監(jiān)控系統(tǒng)。

但令人遺憾的是，目前WIA-PA的商業(yè)推廣力度太小，一時(shí)還難以在國(guó)內(nèi)流程行業(yè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品市場(chǎng)上做到與ISA100.11a、WirelessHART產(chǎn)品三足鼎立。

[1] Emerson Process Management.全面視角管理現(xiàn)代化工廠[EB/OL]. http: // www. EmersonProcess. com/SmartWireless. 2014, 08.

[2] 王利君, 劉傳龍, 劉洪亮. 工業(yè)無(wú)線儀表系統(tǒng)在乙烯工程的規(guī)?；瘧?yīng)用[J].石油化工自動(dòng)化, 2014, 50(2): 13 - 16.

[3] 吳鋒. 智能無(wú)線儀表在大型乙烯項(xiàng)目罐區(qū)中的應(yīng)用[J]. 乙烯工業(yè), 2013, 25(2): 13 - 16.

[4] Honeywell. OneWireless Network Configuration Guide for Cisco Aironet 1552S AP. OW - CC0070[EB/OL]. http: //www. Honeywell. com. 2012, 09.

[5] 金艷. 現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展一大重要趨勢(shì)是集成融合[EB/OL]. http: //www. ca800. com/news/d_1nrusj6oaqt5i. html. 2013, 04.

[6] Emerson Process Management. 用于過(guò)程自動(dòng)化的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成熟[EB/ OL]. http: //www. gongkong.com/webpage/news/201210/2012101117055100001. htm.

[7] Emerson Process Management. 愛默生智能無(wú)線介紹[EB/OL]. http://www. EmersonProcess. com/SmartWireless. 2014, 07.

[8] Honeywell. OneWireless Network Configuration Guide for Cisco Aironet 1552S AP.OW-CC0070[EB/OL]. https: //www. Honeywell. com. 2012, 09.

[9] 方原柏. 流程行業(yè)無(wú)線通信技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2015.

[10] 艾默生過(guò)程管理. 工業(yè)無(wú)線測(cè)量工程師指南[EB/OL]. http: //www. EmersonProcess. com/SmartWireless. 2014.

[11] 馮東英, 肖金超, 鄧燕. 第41講 基于WIA-PA的工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)罐區(qū)滿溢監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量, 2013(5): 26-29.

Development Trends of Wireless Communication Technology in Process Industry

Wireless communication technology in process industry has achieved great progress in the past ten years, three big international wireless communication technology standards of process industry have been formulated, wireless application in the process industry from probation to comprehensive promotion. In the future，the development of wireless communication technology process industry: expanding scope of application, fusion variety wireless communication technology, innovation system architecture, introduction products and technology of wireless industry leading manufacturers, and we also think that the prospect of application of WIA-PA wireless standard.

Wireless communication technology; Process industry; Development trends