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采用工業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)的用戶越來(lái)越多，對(duì)于沒(méi)有使用過(guò)工業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)的用戶來(lái)說(shuō)，其對(duì)工業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)的熟悉程度有限。為了使其了解工業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)的基本知識(shí)，即作為用戶有哪些問(wèn)題需要事先考慮，又有哪些資料需要事先做好準(zhǔn)備，筆者列出用戶在采用工業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)之前要主要考慮的10件事，以使用戶在規(guī)劃和實(shí)施過(guò)程中有所準(zhǔn)備。

①選用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

工業(yè)無(wú)線通信領(lǐng)域的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有：Wireless HART、WIA-PA、WIA-FA和ISA100.11a。

Wireless HART通信協(xié)議由HART通信基金會(huì)發(fā)布，得到艾默生過(guò)程管理公司、ABB、E+H、MACTek、P+F和西門(mén)子在內(nèi)的過(guò)程控制廠商的支持，2010年4月12日獲得國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)的認(rèn)可，成為工業(yè)過(guò)程測(cè)量和控制領(lǐng)域的無(wú)線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC62591。

WIA-PA(工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范)由中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)提出，得到中國(guó)工業(yè)無(wú)線聯(lián)盟的支持，2011年10月14日獲得國(guó)際電工委員會(huì)認(rèn)可，成為工業(yè)過(guò)程測(cè)量和控制領(lǐng)域的無(wú)線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC62601。

WIA-FA(工廠自動(dòng)化工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)規(guī)范)由中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所牽頭制定，2014年9月獲得國(guó)際電工委員會(huì)認(rèn)可，成為國(guó)際上第1個(gè)面向工廠高速自動(dòng)控制應(yīng)用的無(wú)線技術(shù)規(guī)范。這一規(guī)范是工廠自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)在線可重構(gòu)的重要技術(shù)，對(duì)推進(jìn)制造業(yè)由傳統(tǒng)的低成本大批量生產(chǎn)模式向高端高附加值的個(gè)性化生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型升級(jí)，具有重要意義。

ISA100.11a由ISA(國(guó)際自動(dòng)化學(xué)會(huì))的ISA100工業(yè)無(wú)線委員會(huì)提出，得到霍尼韋爾、橫河、埃克森美孚、GE、山武在內(nèi)的過(guò)程控制廠商的支持，2014年9月獲得國(guó)際電工委員會(huì)的認(rèn)可，成為工業(yè)過(guò)程測(cè)量和控制領(lǐng)域的無(wú)線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC62734。

上述4個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，除了WIA-FA是面向工廠自動(dòng)化生產(chǎn)線的外，其余3個(gè)均面向工業(yè)過(guò)程測(cè)量和控制領(lǐng)域，用戶可按所屬領(lǐng)域選用以上標(biāo)準(zhǔn)。

②使用現(xiàn)場(chǎng)

采用工業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)時(shí)，需要考慮用戶現(xiàn)場(chǎng)是新建還是改擴(kuò)建。新建項(xiàng)目可按最佳方案考慮系統(tǒng)構(gòu)成、設(shè)備選型及現(xiàn)場(chǎng)安裝布置。改擴(kuò)建項(xiàng)目考慮的問(wèn)題相對(duì)較多，不但需要對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)構(gòu)成、已運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和管線配置情況事先了解，還要考慮怎樣與現(xiàn)有系統(tǒng)連接、原有設(shè)備有哪些可以利用、現(xiàn)場(chǎng)安裝設(shè)備的位置是否需要變動(dòng)等問(wèn)題。

例如改建項(xiàng)目中，將原來(lái)的有線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(如各類變送器)改為無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備就有2個(gè)方案可以選擇: 一是直接將這些有線設(shè)備替換成無(wú)線設(shè)備。如將有線溫度計(jì)、溫度變送器、壓力/差壓變送器換成無(wú)線溫度變送器、壓力/差壓變送器；二是保留原有設(shè)備，新增相關(guān)設(shè)備后轉(zhuǎn)換為無(wú)線設(shè)備。如給帶HART功能的有線溫度變送器、壓力/差壓變送器配用無(wú)線適配器，將有線溫度計(jì)和不帶HART功能的有線溫度變送器、壓力/差壓變送器接入單點(diǎn)或多點(diǎn)無(wú)線模擬量輸入變送器，即可實(shí)現(xiàn)原有有線設(shè)備向無(wú)線設(shè)備的轉(zhuǎn)換。為了強(qiáng)化無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通信質(zhì)量，部分原有有線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安裝位置也有可能改動(dòng)。

③應(yīng)用類型

ISA下屬的ISA100工業(yè)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)，按照流程行業(yè)應(yīng)用中的一般條件，根據(jù)應(yīng)用中安全性、可靠性和傳輸時(shí)延的不同要求，已分別確定6類(0-5類)應(yīng)用: 0類信息傳輸速度最快，主要用于安全聯(lián)鎖、緊急停車、火災(zāi)控制等始終關(guān)鍵的緊急動(dòng)作；1類、2類分別用于閉環(huán)調(diào)節(jié)控制和閉環(huán)監(jiān)督控制；3類用于人工開(kāi)環(huán)控制；4類、5類主要用于信號(hào)報(bào)警、事件跟蹤和歷史數(shù)據(jù)采集。

工業(yè)無(wú)線應(yīng)用設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)是涵蓋1-5類，但目前主要集中在ISA100定義的3-5類，重點(diǎn)是4類、5類的參數(shù)監(jiān)測(cè)應(yīng)用。根據(jù)英國(guó)石油公司的數(shù)據(jù)，1-5類應(yīng)用數(shù)量的比值大致為1:2:4:10:10，即4-5類大致占75%的比例，加上3類后約占90%，可見(jiàn)其應(yīng)用面非常寬。

用戶可根據(jù)具體工程項(xiàng)目，列出屬于3-5類應(yīng)用的具體參數(shù)。在現(xiàn)階段，無(wú)線通信暫時(shí)不要在1-2類閉環(huán)控制中應(yīng)用，更不要應(yīng)用于屬于0類的安全聯(lián)鎖、緊急停車、火災(zāi)控制。

④信號(hào)類型

信號(hào)類型一般可分為模擬量輸入、模擬量輸出、開(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出，信號(hào)由帶各類數(shù)字通信的智能儀表提供。工業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)現(xiàn)階段的應(yīng)用以模擬量輸入、開(kāi)關(guān)量輸入為主，模擬量輸出、開(kāi)關(guān)量輸出則較少。

模擬量輸入信號(hào)可通過(guò)檢測(cè)參數(shù)(如溫度、壓力、流量、物位、質(zhì)量、成分分析等)的無(wú)線變送器采集。對(duì)于一些暫時(shí)還沒(méi)有無(wú)線變送器傳輸?shù)膮?shù)，可將原有變送器的輸出信號(hào)通過(guò)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采集，如帶HART通信的儀表設(shè)備可配用適配器，只有4-20mA輸出的儀表設(shè)備可配用能接入該信號(hào)的無(wú)線溫度變送器(如艾默生公司的848T) 、無(wú)線模擬量變送器(如霍尼韋爾公司的XYR6000無(wú)線模擬量輸入變送器、無(wú)線多組合變送器) 。

開(kāi)關(guān)量輸入一般可通過(guò)無(wú)線開(kāi)關(guān)量輸入變送器或無(wú)線多組合變送器采集。有模擬量輸出的無(wú)線產(chǎn)品非常少，筆者僅見(jiàn)到中科博微公司W(wǎng)IA-PA現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線設(shè)備中的WIA-IO4108在支持2路4-20mA輸入信號(hào)的同時(shí)還支持1路4-20mA輸出信號(hào)。

有開(kāi)關(guān)量輸出的無(wú)線產(chǎn)品也少，霍尼韋爾公司的XYR6000無(wú)線開(kāi)關(guān)量輸出變送器和無(wú)線多組合變送器有開(kāi)關(guān)量輸出回路，中科奧維公司W(wǎng)IA-PA的無(wú)線遠(yuǎn)程控制器中也有4 路開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)。

帶各類數(shù)字通信的智能儀表中，各廠家提供的可供數(shù)字通信的類型有差別，如霍尼韋爾公司的XYR400E無(wú)線轉(zhuǎn)接模塊可轉(zhuǎn)接以下通信協(xié)議：RS232、RS485、Ethernet，橫河電機(jī)公司的無(wú)線適配器除可轉(zhuǎn)接HART協(xié)議外，其多協(xié)議適配器還可轉(zhuǎn)接RS485 Modbus通信協(xié)議，中科博微公司W(wǎng)IA-PA現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線設(shè)備中的無(wú)線透?jìng)髂K可轉(zhuǎn)接RS485/RS232通信協(xié)議。

⑤工業(yè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)基本設(shè)備類型

要對(duì)工業(yè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)基本了解，可以從工業(yè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)基本設(shè)備類型開(kāi)始，以下是最基本9種設(shè)備類型。

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是用于測(cè)量或者控制工業(yè)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、動(dòng)作執(zhí)行等的終端節(jié)點(diǎn)。

路由設(shè)備

路由設(shè)備是一種能為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無(wú)線轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的裝置，即提供路由器服務(wù)的裝置，路由服務(wù)可以由支持路由功能的無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備承擔(dān)，也可以由獨(dú)立的路由設(shè)備承擔(dān)。

適配器

適配器是將有線HART協(xié)議的設(shè)備或其他協(xié)議的設(shè)備連接到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，使有線HART設(shè)備或其他協(xié)議的有線設(shè)備升級(jí)為無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

中繼器

中繼器用于強(qiáng)化無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，如用于擴(kuò)展無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信范圍或改善通信質(zhì)量。

手持設(shè)備

手持設(shè)備是操作人員現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)時(shí)隨身攜帶的可連接到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安裝、維護(hù)和操作。

接入點(diǎn)

接入點(diǎn)是一種位于無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、網(wǎng)關(guān)和控制系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

網(wǎng)關(guān)

網(wǎng)關(guān)作為控制系統(tǒng)與工業(yè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁設(shè)備，能用于兩個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，使兩個(gè)或多個(gè)不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)看起來(lái)像同種協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)一樣，并且還能實(shí)現(xiàn)命令和數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換。

網(wǎng)絡(luò)管理器

網(wǎng)絡(luò)管理器是一種應(yīng)用程序，負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理、調(diào)度和優(yōu)化，如網(wǎng)絡(luò)的形成、新網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)。

安全管理器

安全管理器是一種應(yīng)用程序，用于管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安全資源和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)安全狀態(tài)，如生成和管理工業(yè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)所用到的密碼信息，也負(fù)責(zé)生成、存儲(chǔ)和管理各種密鑰，通常網(wǎng)絡(luò)管理器、安全管理器的功能由網(wǎng)關(guān)完成。

上述基本設(shè)備類型不一定在每個(gè)工業(yè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中全部得到應(yīng)用，比如最簡(jiǎn)單的工業(yè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)可能就只有數(shù)量不多的無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和網(wǎng)關(guān)，路由設(shè)備可能由無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備兼任，網(wǎng)絡(luò)管理器、安全管理器的功能也集成在網(wǎng)關(guān)中。

⑥采集點(diǎn)數(shù)

用戶采用工業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)的規(guī)模大致由采集點(diǎn)數(shù)確定，目前以數(shù)十點(diǎn)居多，可稱為小型系統(tǒng)，超過(guò)100點(diǎn)到500點(diǎn)之間的可稱為中型系統(tǒng)，再多點(diǎn)數(shù)的可稱為大型系統(tǒng)。

小型系統(tǒng)的構(gòu)成往往比較簡(jiǎn)單，絕大多數(shù)只是由無(wú)線網(wǎng)關(guān)和無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備兩類設(shè)備組成，多臺(tái)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分布在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，先由無(wú)線網(wǎng)關(guān)采集數(shù)據(jù)后，再通過(guò)有線方式將采集信息傳送到控制系統(tǒng)。

為了適應(yīng)較大規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，一種方式是采用多個(gè)小型現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)平行接入控制系統(tǒng)(見(jiàn)圖1)，另一種方式是采用多個(gè)接入點(diǎn)將大中型現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)劃分為幾個(gè)小型現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(見(jiàn)圖2)。

圖1 平行接入控制系統(tǒng)的小型現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

圖2 采用多個(gè)接入點(diǎn)的大中型現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

圖2中，接入點(diǎn)分為2 類: 網(wǎng)格接入點(diǎn)MAP和根接入點(diǎn)RAP，網(wǎng)格接入點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)有線連接，用于采集該網(wǎng)關(guān)所連接無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信息，多個(gè)網(wǎng)格接入點(diǎn)又以無(wú)線Wi-Fi方式將多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的信息傳送到根接入點(diǎn)，根接入點(diǎn)以有線方式通過(guò)管理型交換機(jī)與控制系統(tǒng)連接。

接入點(diǎn)有2種工作方式: 一是在在無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與網(wǎng)關(guān)之間增加接入點(diǎn)設(shè)備，負(fù)責(zé)從無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)包并上傳給網(wǎng)關(guān)或下發(fā)來(lái)自網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)，在無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與網(wǎng)關(guān)之間起橋梁作用，此時(shí)接入點(diǎn)以無(wú)線通信國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)之一(如WirelessHART、ISA100.11a或WIA-PA)，通過(guò)無(wú)線通信接收無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信息，然后以這種無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)或無(wú)線Wi-Fi方式將采集到的信息傳送到網(wǎng)關(guān)；二是在在網(wǎng)關(guān)(或接入點(diǎn))與控制系統(tǒng)之間增加接入點(diǎn)設(shè)備，負(fù)責(zé)從網(wǎng)關(guān)(或接入點(diǎn))接收現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)并上傳給控制系統(tǒng)或下發(fā)來(lái)自控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，在網(wǎng)關(guān)(或接入點(diǎn))與控制系統(tǒng)之間起橋梁作用，與網(wǎng)關(guān)的連接可采用有線方式，與接入點(diǎn)則多為無(wú)線Wi-Fi方式(見(jiàn)圖2)。多個(gè)接入點(diǎn)的加入可以提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的有效吞吐量和可靠性，特別適用于要求更快刷新率、更高性能的網(wǎng)絡(luò)。

⑦現(xiàn)場(chǎng)的障礙物及分布情況

用戶要對(duì)采用工業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)障礙物情況作調(diào)查。工藝裝置使用現(xiàn)場(chǎng)按障礙物的多少和分布情況通常可分為4類。

無(wú)障礙

沒(méi)有障礙物，視線清晰，設(shè)備的天線都安裝在障礙物之上，地形變化的角度很小(通常小于5°)。

少障礙

有一些基礎(chǔ)設(shè)施，但仍有開(kāi)放的區(qū)域，在這類區(qū)域里，可以從一個(gè)設(shè)備看到多個(gè)其他設(shè)備，罐區(qū)是典型的例子，盡管槽罐本身是個(gè)大障礙物，但在大量槽罐之間及上方，有良好的射頻傳播空間。

中障礙

稠密的環(huán)境中仍然有相當(dāng)大的區(qū)域沒(méi)有障礙物，如一輛卡車可以通過(guò)。

多障礙

從一個(gè)設(shè)備看不到其他設(shè)備，區(qū)域有很密集的設(shè)備、管道和建筑物，不可能駕駛卡車或讓尺寸較大的設(shè)備通過(guò)。

圖3非常形象地顯示了使用現(xiàn)場(chǎng)按障礙物的分類，可以用經(jīng)驗(yàn)判斷實(shí)際操作區(qū)域大致屬于障礙物中的哪一類，在了解無(wú)線通信的有效距離后，根據(jù)分類情況決定是否需要增加一些改善通信功能的輔助設(shè)備。

圖3 工藝裝置操作區(qū)域按障礙物分類

在垂直方向(即不同標(biāo)高的位置)上，環(huán)境中障礙物的密度可能不同甚至相差較大，例如，在樓面附近因布置了大量設(shè)備而使障礙物的密度非常高，但離樓面超過(guò)一定高度后障礙物的密度變低甚至沒(méi)有障礙物。昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院在內(nèi)蒙呼倫貝爾馳宏礦業(yè)有限公司14萬(wàn)t/a氧壓浸出系統(tǒng)工程中采用了Wireless HART無(wú)線通信技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)所有無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都安裝在室內(nèi)6m操作平臺(tái)上，該操作平臺(tái)凈高約10m，由于槽、罐、泵等絕大多數(shù)工藝設(shè)備和管道都安裝在平臺(tái)樓板上方1-3m高度上，在這一高度上障礙物很多，按分類至少應(yīng)歸于多障礙區(qū)域。為了改善通信條件，讓無(wú)線網(wǎng)關(guān)盡可能與每一臺(tái)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在直視范圍內(nèi)無(wú)障礙通信，把無(wú)線網(wǎng)關(guān)安裝在中心區(qū)域樓板上方6m的高度上，無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備也安裝在相對(duì)高一點(diǎn)的位置上(見(jiàn)圖4)，由于無(wú)線網(wǎng)關(guān)與無(wú)線儀表或無(wú)線儀表與無(wú)線儀表之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信距離不超過(guò)230m，因此在DCS顯示畫(huà)面上看到無(wú)線設(shè)備在進(jìn)行通信傳輸時(shí)從未丟失過(guò)數(shù)據(jù)，所顯示的信號(hào)強(qiáng)度RSSI均大于-51db，遠(yuǎn)高于正常傳輸數(shù)據(jù)的指標(biāo)－75db，所以現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線傳輸?shù)男盘?hào)非常好。

圖4 在高密度設(shè)備上方安裝的多點(diǎn)無(wú)線溫度變送器和無(wú)線網(wǎng)關(guān)(小圖所示)

⑧傳輸距離

工業(yè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與網(wǎng)關(guān)之間的信號(hào)傳輸距離取決于所采用的通信標(biāo)準(zhǔn)、天線型式、無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的發(fā)射功率、網(wǎng)關(guān)與無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間障礙物的狀況。一般來(lái)說(shuō)，在無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的發(fā)射功率為10mW，且內(nèi)部天線、網(wǎng)關(guān)與無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間無(wú)障礙物的條件下，傳輸距離約200-500m(WirelessHART為230m，ISA100.11a為500m)。對(duì)于少障礙、中障礙、多障礙的情況，以WirelessHART為例，傳輸距離將從無(wú)障礙的230m減小到150、75、30m。通常可以采用增加路由器、中繼器等方法或?qū)o(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備設(shè)置為有路由功能的設(shè)備，通過(guò)轉(zhuǎn)接方式將無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信號(hào)傳送到網(wǎng)關(guān)，以延長(zhǎng)傳輸距離。特殊情況下，還可以采用外接天線的方法延長(zhǎng)傳輸距離。

⑨刷新率

刷新率是指無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢測(cè)測(cè)量值并向網(wǎng)關(guān)發(fā)送測(cè)量值的時(shí)間間隔，即在接收端接收到的信息更新一次所需時(shí)間。現(xiàn)階段無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的刷新率一般有1、2、4、8、16、32(或30)s和1-60min可選，未來(lái)將有0.2、0.5s的選擇。

無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備多采用鋰電池供電，其使用壽命一般可達(dá)1-10年，壽命的長(zhǎng)短取決于無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的種類、刷新率和是否承擔(dān)路由功能。由于電源模塊一般不能從市場(chǎng)采購(gòu)，而由廠家供貨的電源模塊備件價(jià)格昂貴，所以應(yīng)考慮使電源模塊使用壽命至少達(dá)到5年，這樣刷新率應(yīng)設(shè)置為30s或更長(zhǎng)。

刷新率選擇要點(diǎn)如下:

典型的安全和控制應(yīng)用無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的

刷新率可能需要1s或更快，刷新率要比監(jiān)測(cè)閉環(huán)控制和某些類型監(jiān)督控制過(guò)程的時(shí)間常數(shù)快4-10倍。

用于監(jiān)測(cè)和開(kāi)環(huán)控制應(yīng)用無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的刷新率要比過(guò)程時(shí)間常數(shù)快3-4倍，如溫度變送器采用帶保護(hù)套管的熱電偶，熱量穿透保護(hù)

套管讓測(cè)量溫度變化可能需要16s或更長(zhǎng)的時(shí)間，過(guò)程時(shí)間常數(shù)可能超過(guò)60s或更長(zhǎng)，盲目選擇8s或更快的刷新率就完全沒(méi)有必要。

刷新率超過(guò)4s對(duì)接入一個(gè)網(wǎng)關(guān)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的總數(shù)影響較大，設(shè)計(jì)選用時(shí)應(yīng)特別慎重。以WirelessHART無(wú)線網(wǎng)關(guān)為例，名義上可接入 100臺(tái)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，但當(dāng)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備均選用4s刷新率時(shí)，其接入無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的容量將降為25臺(tái)。

無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備刷新率和電池壽命之間有一個(gè)權(quán)衡，更快的刷新率將導(dǎo)致較短的電池壽命，每臺(tái)設(shè)備應(yīng)該有一個(gè)合適的刷新率，以支持電池使用的長(zhǎng)壽命，從而降低維護(hù)量。以WirelessHART 848T無(wú)線多點(diǎn)溫度變送器為例，當(dāng)刷新率為4s時(shí)，其電源模塊壽命僅0.7年，而當(dāng)刷新率為60s時(shí)，其電源模塊壽命可達(dá)到6.3年。如果無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是外部供電或有太陽(yáng)能供電之類的能量采集設(shè)備，或者電池的壽命不是用戶的關(guān)注點(diǎn)，那么可以考慮更快的刷新率

⑩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)的連接

如前所述，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)最終連接時(shí)，可以通過(guò)Modbus TCP、Modbus RTU、OPC或以太網(wǎng)等有線方式連接，前面已經(jīng)介紹了可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，也可以通過(guò)根接入點(diǎn)與控制系統(tǒng)連接。一些主流廠家的控制系統(tǒng)提供了系統(tǒng)內(nèi)部連接的無(wú)線I/O卡，可以像設(shè)置普通I/O卡一樣設(shè)置無(wú)線I/O卡，這樣的控制系統(tǒng)可直接通過(guò)無(wú)線 I/O 卡接入現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的所有信息。在艾默生過(guò)程管理公司的DeltaV 控制系統(tǒng)里，從DeltaV11版開(kāi)始，提供了DeltaV S系列無(wú)線I/O卡和781無(wú)線遠(yuǎn)程鏈路組成的完全冗余的WirelessHART解決方案(見(jiàn)圖5)，可與所有的DeltaV和AMS的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)本地節(jié)點(diǎn)集成。

圖5 WirelessHART工業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)通過(guò)DeltaV控制系統(tǒng)的本地節(jié)點(diǎn)集成

圖5 WirelessHART工業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)通過(guò)DeltaV控制系統(tǒng)的本地節(jié)點(diǎn)集成以上總結(jié)的采用工業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)之前要考慮的10件事，并無(wú)先后、主次之分，對(duì)初步使用工業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)的用戶，如果事先考慮過(guò)這些事項(xiàng)，就可有所準(zhǔn)備，也便于與設(shè)計(jì)、供貨、安裝等單位技術(shù)人員交流。應(yīng)用中也許還有10件事以外的問(wèn)題，但相對(duì)次要，可在系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程中邊干邊學(xué)。

來(lái)源：電工學(xué)習(xí)網(wǎng)