霍尼韋爾OneWireless工業(yè)無線方案：同DCS控制系統完全一體化、內嵌、無縫式數據集成，支持應用在過程控制領域

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)無線國際標準。OneWireelss具備的技術特點，支持把OneWireless工業(yè)無線架構應用在過程控制領域。

這些特點如下：（1）OneWireless無線架構已經具備整個無線網絡的冗余設計，支持無線網關的冗余設計；（2）無線網絡采用2.4GHz ISM頻段、DSSS跳頻，自組織、自愈合，確保通訊可靠；（3）無線mesh主干網絡通訊時間滯后短、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，電池壽命可以達到4.5年，保證了無線技術應用于工廠的控制環(huán)節(jié)中長期供電；（6）隔爆的無線變送器確保應用場合的安全；（7）無線網絡同DCS控制系統完全一體化集成、支持通過DCS控制系統內嵌工具對無線I/O點直接建點和建立控制策略；（8）無線網絡支持通過DCS控制系統的內嵌工具對無線設備進行在線狀態(tài)監(jiān)視、診斷和遠程組態(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（Multinode）構建一個通訊速度非常快的無線Mesh主干網絡，現場無線變送器可以自動選擇與任何一個多功能節(jié)點進行無線通訊。整個無線網絡自組織、自愈合、冗余網關的設計、沒有單點故障，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)點構建一個無線主干網絡，每個多功能節(jié)點都可以同時作為網關有線接入控制系統，中間配置無線防火墻。每個網關都可以配置冗余的網關。

當OneWireless無線網絡同第三方DCS控制系統或PLC進行數據集成時，無線網關同上位系統的數據集成采用標準的通訊協議，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PKS Experion?（R311.2及以上版本）進行數據集成時，完全一體化、內嵌集成。

1 無線網絡同Experion?控制系統完全一體化數據集成，通過CDA peer to peer點對點通訊

無線網絡中的網關都可以同PKS Experion?控制系統的C300控制器和服務器實現CDA 直接一體化通訊，用戶可以通過Experion?Configuration Studio中一體化內嵌工具，方便的增減無線I/O點、建立控制策略，組態(tài)、監(jiān)視無線設備；實現無線網絡的安全管理；無線網絡的通訊診斷、維護等。

無線變送器的I/O點及測量參數、狀態(tài)參數都在Experion?HMIWeb Display Builder中顯示為 native Experion?points，而無需組建SCADA點或OPC參數。在Experion?System Status中也可以監(jiān)視無線設備、無線網關及移動工作站的狀態(tài)。無線網絡的數據完全集成在Experion?數據庫中。

用戶通過控制系統Experion?R311.2，可以非常容易、非常安全的把符合ISA100工業(yè)無線標準的無線變送器和無線移動工作站、無線CCTV等 Wi-Fi無線設備集成到DCS控制系統中。OneWireless無線網關和Experion?Server之間通過peer to peer 點對點CDA通訊，用戶可以使用Experion?Configuration Studio中的內嵌工具增加無線I/O點，對無線設備進行在線組態(tài)、診斷和調試，非常方便。現場操作人員和維護人員可以安全的把移動工作站、無線CCTV等Wi-Fi無線設備接入DCS控制網絡，實現實時數據通訊和集成。控制網絡無線延伸到現場以及OneWireless同Experion?的完全內嵌集成能夠為用戶帶來如下優(yōu)勢：

?減少ISA100無線儀表的現場調試時間；

?利用Experion?控制系統得診斷和維護工具，降低維護費用；

?利用現有的Experion?應用工具，減少培訓費用和時間；

?利用Expeiron?內置的冗余設計，改善整個系統的安全水平；

?擴展無線網絡架構，冗余設計、安全可靠。

2 從Experion? Con fi guration Studio管理無線設備

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

?組態(tài)和管理無線設備(無線變送器和無線網關)；

?生成和管理無線網絡的安全，以及對無線設備的授權；

?無線網絡的維護和診斷。

3 減少無線設備的組態(tài)時間

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

人機界面顯示 HMIWeb Display

無線變送器及其過程數據在控制系統Exeprion工具HMIWeb Display Builder顯示為本地I/O點（native Experion?point）。用戶不再需要組態(tài)SCADA點或OPC點來集成無線網絡的數據，而是通過在控制系統的系統工具中點擊顯示無線變送器、無線I/O點、其過程數據、狀態(tài)顯示等等。

系統狀態(tài)顯示 System Status Display

無線變送器、無線網關及其它符合ISA100 標準的無線設備的狀態(tài)都可在Experion?System Status中顯示。

4 提高可靠性

OneWireless 是支持應用在過程控制的工業(yè)無線架構，內置的冗余設計，確保集成到控制的數據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，冗余的通訊設計（dual-cast technology），支持同時與2個多功能節(jié)點無線通訊，自組織、自愈合；

②無線mesh主干網絡提供從無線變送器到網關的多個冗余的通訊路徑，自組織、自愈合；

③無線網關可以冗余配置；

④同控制系統Experion?的完全一體化集成，充分利用Experion?控制系統內置的冗余設計，如 Fault Tolerant Ethernet(FTE)控制網絡、冗余servers等，確保數據的無縫式集成。OneWireless無線網絡的數據完全集成在Experion?控制系統的數據庫中。

5 數據集成

在同控制系統Experion?R311.2進行數據集成時，無線網絡過程數據直接接入Experion?控制系統的 L2層過程控制網絡。無線網關有線接入L2層的FTE交換機，無線網關和L2 FTE交換機之間配置OneWireless無線防火墻，保護Experion?控制網絡和OneWireless無線網絡，阻隔不必要的網絡風暴和垃圾信息。無線防火墻是預組態(tài)、即插即用，只允許無線過程數據和組態(tài)數據雙向通過，其它數據如 OneWireless無線架構所支持的視頻、移動工作站數據通過L3.5層集成到控制系統當中。

6 無線網絡的管理：對無線網絡的管理完全內嵌于DCS控制系統工具中

無線管理平臺主要實現以下功能：（1）無線網絡的通訊診斷：用來管理和診斷無線網絡中設備的無線電通訊狀況（如無線電信號強弱）；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)和無線通訊拓撲結構；（2）支持對無線變送器的遠程在線組態(tài)或維護；（3）無線網絡的統一安全管理。

這些功能完全內嵌和集成在Experion?控制系統的Experion?Configuration Studio和Control Builder中。如前所述，用戶可以通過Experion?Configuration Studio中一體化內嵌工具，方便的增減無線I/O點、建立控制策略，組態(tài)、監(jiān)視無線設備；實現無線網絡的安全管理；無線網絡的通訊診斷、維護等。無線變送器的I/O點及測量參數、狀態(tài)參數都在Experion?HMIWeb Display Builder中顯示為 native Experion?points，而無需組建SCADA點或OPC參數。在Experion?System Status中也可以監(jiān)視無線設備、無線網關及移動工作站的狀態(tài)。無線網絡的數據完全集成在Experion?數據庫中。

7 總結

霍尼韋爾OneWireless無線解決方案，針對過程控制領域的設計，支持同DCS控制系統支持無線網關的冗余設計；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絡設計；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；以及無線網絡同DCS控制系統Experion?完全一體化集成等等技術特征，都支持在過程控制中應用OneWireless無線技術方案。