測量與采集新的過程數(shù)據(jù)

“無線解決方案不僅節(jié)省大量的時(shí)間和費(fèi)用，而且由于操作員再也不必每天監(jiān)視那些槽車，故提高了整個(gè)公司和人員的安全性，”Croda 公司儀表和電氣設(shè)計(jì)師Denny Fetters如此稱贊無線設(shè)備。“無論槽

車在工地的任何一個(gè)地方，信號傳送質(zhì)量絲毫不受影響，而且可以無縫接入公司的控制系統(tǒng)。”

變夢想為現(xiàn)實(shí)

在 PPG 公司，無線溫度變送器正在實(shí)時(shí)有效地監(jiān)視蒸汽聯(lián)箱的溫度曲線。按高級設(shè)計(jì)工程師Tim Gerami 的說法，這是以前夢寐以求的一個(gè)情景，但當(dāng)時(shí)苦于無法實(shí)現(xiàn)。PPG公司的工程師還想將無線設(shè)備用于那些與工廠優(yōu)化和設(shè)備管理攸關(guān)的一些冗余測量。

PPG 公司組織了一個(gè)無線設(shè)備小組來為工廠尋找無線系統(tǒng)性的解決方案，范圍涉及IT、儀表和過程控制。無線設(shè)備小組經(jīng)過篩選，決定將艾默生的 Smart Wireless 用于其廠內(nèi)測量，這不僅是因?yàn)樗麄儗Π牧_斯蒙特變送器已相當(dāng)熟悉，而且對Smart Wireless 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也很有信心。

無線技術(shù)是許多過程應(yīng)用的正確選擇

應(yīng)用無線技術(shù)的用戶和公司正在不斷增加。ISA100 委員會(huì)定義的適用等級如上表所列。基于許多成熟的業(yè)績和經(jīng)驗(yàn)，艾默生建議：現(xiàn)在用戶在考慮控制和監(jiān)視目的的無線設(shè)備時(shí)，應(yīng)將重點(diǎn)放在增加以前由于資金問題而未進(jìn)行的測量方面，實(shí)現(xiàn)提高安全性、可靠性、效率和環(huán)保的目的。

“還有一些其它無線解決方案，看上去也不錯(cuò)，”TimGerami 認(rèn)為，“但只是屬于點(diǎn)到點(diǎn)的設(shè)備，不能組成網(wǎng)絡(luò)。它們能夠工作，但在指定工廠的應(yīng)用對設(shè)備數(shù)量有所限制，可能規(guī)定每臺(tái)無線電為50 臺(tái)設(shè)備，16 個(gè)通道。這對于一個(gè)需要100 甚至幾百臺(tái)設(shè)備的工廠而言是難以接受的。而網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的潛能幾乎是無限的。”

“無線解決方案在日后擴(kuò)展時(shí)，只要增加傳感器或變送器，經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)點(diǎn)十分明顯。”-John Pietersz(TAQA)能源公司

Tim Gerami 使無線技術(shù)帶來的變革顯得更加清晰：“它實(shí)現(xiàn)了你以前無法實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)”。

一項(xiàng)革命性的工廠設(shè)計(jì)

為了適應(yīng)市場對保健用品數(shù)量日益增加和品種不斷變化的需求，多年來，全世界的制藥和生命科學(xué)公司正努力調(diào)整其制造能力的靈活性，將過程信息、實(shí)驗(yàn)室信息和工廠管理系統(tǒng)緊密地融合成一個(gè)有機(jī)的整體。

現(xiàn)在無線儀表與艾默生的 DeltaVTM 數(shù)字自動(dòng)化系統(tǒng)一起，在一個(gè)一體化的工廠網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)一個(gè)統(tǒng)一的無線信息系統(tǒng)。無線網(wǎng)絡(luò)使幾年前看來似乎無法實(shí)現(xiàn)的工廠統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)成為可能。

有一家主要的生命科學(xué)公司設(shè)計(jì)了多層廠房，鋼筋混凝土樓板和墻壁厚度達(dá)300 毫米。其模塊式過程設(shè)備可以任意移動(dòng)和重新配置。由于采用無線儀表進(jìn)行通訊，故重新配置并不涉及儀表系統(tǒng)，安裝在4 樓的一臺(tái)網(wǎng)關(guān)保持與4 樓和廠房頂樓中所有其它現(xiàn)場設(shè)備的通訊關(guān)系。

一個(gè)無線時(shí)代業(yè)已開始

Ruud van Dijk 是TAQA 能源公司的工程經(jīng)理。在談起該公司在荷蘭Alkmaar 天然氣生產(chǎn)工地使用艾默生的Smart Wireless 技術(shù)成功地進(jìn)行各種測試時(shí)，他說道：“展望未來是我們嘗試使用無線傳感器的一個(gè)原因。Bergermeer 的工地上基本沒有地方用于布線，連接一個(gè)新的傳感器可能要求布線距離增加數(shù)百米，既費(fèi)錢又費(fèi)時(shí)。”

“當(dāng)然，我們已有多年經(jīng)驗(yàn)，在辦公室環(huán)境中使用無線數(shù)據(jù)傳送，”該公司的儀表和控制部經(jīng)理John Pietersz指出：“就處理水平而言，辦公室環(huán)境與生產(chǎn)工地兩者完全不是一回事。這個(gè)世界在引進(jìn)新興技術(shù)時(shí)會(huì)顯得非常遲疑不決。”

TAQA 團(tuán)隊(duì)決定使用靈活方便、堅(jiān)固耐用的SmartWireless 自組織網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。“就Smart Wireless 系統(tǒng)而言，其范圍半徑為200 米。”John Pietersz 這樣說，“其間一定有可以利用的地方。這個(gè)解決方案的不同之處在于傳感器是否能夠傳送互相之間的信號。也就是說，傳感器的安裝位置可以突破上述范圍半徑200 米，且不必另外安裝基站。日后若有擴(kuò)展，只要增加變送器，其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)點(diǎn)十分明顯。”

John Pietersz 繼續(xù)說：“我們已經(jīng)購買了艾默生的AMS 設(shè)備管理系統(tǒng)，目前只用于管理無線傳感器，但未來我們會(huì)把更多的儀表歸入AMS 智能設(shè)備管理系統(tǒng)內(nèi)。總之，對我們說來，一個(gè)無線時(shí)代已經(jīng)開始，”

自組織網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)與點(diǎn)到點(diǎn)設(shè)備比較

艾默生過程管理的Smart Wireless 現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)使用自組織網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。Smart Wireless 現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)WirelessHART 標(biāo)準(zhǔn)測試合格，并且構(gòu)成后者的基礎(chǔ)。自組織網(wǎng)絡(luò)中的每一臺(tái)無線設(shè)備可以用作附近其它設(shè)備的路由器，將信息傳送至其最終目的地。

這種能力具有冗余通訊路徑作用，其可靠性優(yōu)于每一臺(tái)設(shè)備與其網(wǎng)關(guān)之間要求直接視距通訊的解決方案。如果網(wǎng)絡(luò)或影響通訊的條件有任何變化，則自組織網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備和網(wǎng)關(guān)會(huì)互相配合工作，共同尋找和使用對每一條消息最有效的路徑，該路徑具有最佳的數(shù)據(jù)可靠性和最小的功率消耗。

自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施對無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的完整性要求并不十分嚴(yán)格。組成傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)無線網(wǎng)絡(luò)會(huì)遇到許多困難，其中之一是要求進(jìn)行現(xiàn)場勘查，以確定系統(tǒng)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)均有視距路徑。這種勘查工作費(fèi)用昂貴。而且，由此生成的點(diǎn)到點(diǎn)無線網(wǎng)絡(luò)可能要求基礎(chǔ)設(shè)施的節(jié)點(diǎn)數(shù)量5 倍于自組織網(wǎng)絡(luò)。

自組織網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其動(dòng)態(tài)性。由于工廠會(huì)不斷遇到新的障礙，如腳手架、新設(shè)備或流動(dòng)性車輛等，網(wǎng)絡(luò)可以圍繞這些設(shè)備重新組織。所有這一切均是自動(dòng)發(fā)生的，用戶不必進(jìn)行任何干預(yù)。

艾 默 生 的 Smart Wireless 和現(xiàn)在所有WirelessHART 自組織網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)層均使用IEEE802.15.4 協(xié)議，并帶有跳頻的功能。這些自組織網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)時(shí)已考慮到有足夠的抗干擾能力，并經(jīng)過嚴(yán)格測試，可以和工廠內(nèi)現(xiàn)有的其它無線網(wǎng)絡(luò)共存而不相互干擾。自組織網(wǎng)絡(luò)的范圍可以自己設(shè)定，掃描時(shí)間可設(shè)定為1 秒，可以大大縮短等候時(shí)間。艾默生的無線設(shè)備即基于此項(xiàng)技術(shù)，使用中證明其數(shù)據(jù)可靠性高于99%。