工業(yè)無線，潛力無限

本刊記者/宋慧欣

參與人員

霍尼韋爾（中國）有限公司中國區(qū)無線產(chǎn)品業(yè)務(wù)經(jīng)理 江天生

艾默生過程控制有限公司無線業(yè)務(wù)經(jīng)理 吳越年

工業(yè)無線技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用一直是近年來行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)問題。隨著工業(yè)無線技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)以及產(chǎn)品的發(fā)展和完善，無線技術(shù)的應(yīng)用已得到越來越多用戶的認(rèn)可，雖然當(dāng)前大多工廠仍僅僅把無線技術(shù)應(yīng)用在非關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)上，但相信隨著用戶對(duì)工業(yè)無線技術(shù)的認(rèn)識(shí)加深，無線網(wǎng)絡(luò)可靠性和實(shí)時(shí)性的提高以及各大工業(yè)無線產(chǎn)品供應(yīng)商的共同努力，工業(yè)無線技術(shù)進(jìn)入關(guān)鍵控制指日可待，工業(yè)無線市場(chǎng)必將潛力無限！

中國工業(yè)無線市場(chǎng)正悄然發(fā)生著變化

工業(yè)無線產(chǎn)品、技術(shù)在中國市場(chǎng)的出現(xiàn)、推廣已時(shí)日不短，那么各大主流供應(yīng)商在中國市場(chǎng)發(fā)展情況究竟如何？他們感受到中國工業(yè)無線市場(chǎng)正在發(fā)生著哪些變化，呈現(xiàn)出哪些特點(diǎn)？

吳越年：艾默生智能無線產(chǎn)品于2007年10月正式在中國發(fā)布。經(jīng)過幾年的業(yè)務(wù)推廣，無線技術(shù)目前在中國的流程行業(yè)已不是一個(gè)陌生的新事物，而成為大多數(shù)用戶都認(rèn)可和接受的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。各行業(yè)的用戶不再持當(dāng)初的觀望和懷疑態(tài)度，轉(zhuǎn)而開始在新建項(xiàng)目和改造項(xiàng)目中進(jìn)行規(guī)模性應(yīng)用。艾默生目前已有300多個(gè)無線用戶，其中近50家用戶已經(jīng)正式投運(yùn)，效果非常顯著。今后，艾默生會(huì)不斷加大對(duì)無線的投資，繼續(xù)推進(jìn)和完善無線業(yè)務(wù)。我們已經(jīng)很欣慰地看到，無線技術(shù)日趨成為自動(dòng)化行業(yè)的主流。在某些重點(diǎn)大型項(xiàng)目中，無線技術(shù)已作為必不可少的組成部分正式寫入技術(shù)規(guī)范。

近幾年，全球的工業(yè)以太網(wǎng)和工業(yè)無線通訊市場(chǎng)在突飛猛進(jìn)地發(fā)展，中國的工業(yè)無線市場(chǎng)也隨之發(fā)生了一些變化。例如：（1）可使用的無線技術(shù)多樣且共存，有IEC62591（WirelessHART）、WIA-PA協(xié)議或Zigbee支持的現(xiàn)場(chǎng)儀表層網(wǎng)絡(luò)，也有Wi-Fi、CDMA/GSM/GPRS或衛(wèi)星支持的工廠層通訊網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前，對(duì)于流程行業(yè)，WFN層面（儀表層無線）WirelessHART已成熟應(yīng)用并經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，而在廣域范圍內(nèi)的WPN層（控制管理層無線）主要以Wi-Fi為主。艾默生已不乏這兩個(gè)層面成功結(jié)合的應(yīng)用案例，得到了用戶的廣泛認(rèn)可和接受；（2）無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的無線設(shè)備各種各樣，兼顧各種功能，有基于WFN的測(cè)量過程變量的壓力、溫度、流量等無線變送器，還有基于WPN用于人員設(shè)備跟蹤和工藝過程監(jiān)測(cè)的對(duì)講機(jī)、CCTV、RFID、手持終端和VOIP電話等。除用于一般過程參數(shù)檢測(cè)的儀表外，艾默生還開發(fā)了大量用于流體分析、振動(dòng)監(jiān)測(cè)、閥門監(jiān)測(cè)和危險(xiǎn)氣體監(jiān)測(cè)等特殊無線設(shè)備；（3）工業(yè)無線技術(shù)的應(yīng)用呈集成式一體化和大規(guī)模方向發(fā)展。工廠越來越要求高效、節(jié)能和環(huán)保，這必然要求管理者在項(xiàng)目啟動(dòng)之初就要科學(xué)規(guī)劃和統(tǒng)籌安排。這種形勢(shì)下，將不同應(yīng)用場(chǎng)合適用的無線技術(shù)集成一體化并擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模必將使無線技術(shù)發(fā)揮出巨大的優(yōu)勢(shì)，最終達(dá)到運(yùn)行成本顯著節(jié)省的效果。這一點(diǎn)，已經(jīng)投運(yùn)的艾默生智能無線項(xiàng)目的運(yùn)營情況就是最好的證明。

江天生：霍尼韋爾在2010年贏得了中國最大的工業(yè)無線儀表系統(tǒng)項(xiàng)目，將在罐區(qū)采用237臺(tái)無線壓力變送器、無線溫度變送器和無線模擬量變送器，實(shí)現(xiàn)罐區(qū)過程數(shù)據(jù)的無線采集，并實(shí)現(xiàn)同DCS控制系統(tǒng)內(nèi)嵌式數(shù)據(jù)集成。我們還贏得了在燃?xì)怆姀S101臺(tái)無線變送器應(yīng)用、在電力調(diào)試所56臺(tái)的應(yīng)用、在油田井口的31臺(tái)無線變送器和5套無線視頻監(jiān)控、在油庫29臺(tái)無線變送器和4臺(tái)移動(dòng)操作站等無線項(xiàng)目。工業(yè)無線儀表系統(tǒng)能夠給用戶帶來前所未有的優(yōu)勢(shì)，霍尼韋爾相信隨著應(yīng)用用戶的增多，將來會(huì)有更多大規(guī)模的應(yīng)用。

黃胡清：用戶開始主動(dòng)來了解無線技術(shù)，關(guān)注無線（涉及安全性，可靠性，如何抗干擾）的用戶越來越多；不同技術(shù)的無線產(chǎn)品也越來越多，有眾多廠家投入到無線技術(shù)的開發(fā)和推廣中來。

蔡中興：據(jù)推測(cè)，工業(yè)無線技術(shù)的廣泛應(yīng)用將使工業(yè)生產(chǎn)效率提高10%左右，具有強(qiáng)烈的市場(chǎng)需求和廣闊的應(yīng)用前景。隨著這幾年網(wǎng)絡(luò)的大力發(fā)展，中國的無線市場(chǎng)正在逐步得以接受，尤其是在一些重要的行業(yè)領(lǐng)域，例如交通行業(yè)。交通是國民生存的命脈，無線網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性將關(guān)乎到每個(gè)人的出行安全。正因如此，未來，無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用必然非常廣闊，電力、交通、工廠自動(dòng)化、起重機(jī)等各行各業(yè)都將看到工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的身影。

參與人員

美國邦納工程國際有限公司大中國區(qū)無線產(chǎn)品經(jīng)理 黃胡清

Moxa中國區(qū)工業(yè)無線（IW ）產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理 蔡中興

技術(shù)供應(yīng)商的優(yōu)勢(shì)和定位

無線技術(shù)的誕生，免除了布線的煩惱，為工業(yè)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提供了更高的靈活性，其市場(chǎng)潛力巨大，但同時(shí)也不可避免將迎來激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，如此市場(chǎng)環(huán)境中，無線產(chǎn)品、技術(shù)供應(yīng)商的定位和特點(diǎn)就顯得彌足重要。

蔡中興：作為一款工業(yè)應(yīng)用的無線產(chǎn)品，既能滿足無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅帜苓m應(yīng)惡劣工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，這正是Moxa努力的方向。Moxa無線產(chǎn)品可以為工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)提供高可靠性、高冗余性和高帶寬，創(chuàng)造一個(gè)無縫、安全、可靠、實(shí)時(shí)的工業(yè)通訊環(huán)境。Moxa致力于設(shè)備聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域已經(jīng)有超過24年的歷史，在工業(yè)無線產(chǎn)品的研發(fā)上，Moxa更注重網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和產(chǎn)品的工業(yè)等級(jí)。產(chǎn)品特點(diǎn)主要包括：支持IEEE 802.11n網(wǎng)絡(luò)；支持50ms快速漫游；支持無線冗余；工業(yè)等級(jí)，安全可靠。

黃胡清：邦納無線的產(chǎn)品主要針對(duì)石化、冶金、水處理、水泥等過程控制領(lǐng)域的高端用戶，另外也會(huì)涉及部分工廠自動(dòng)化用戶。其優(yōu)勢(shì)包括幾個(gè)方面：采用私有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，最大程度上保證了網(wǎng)絡(luò)安全；采用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，保證網(wǎng)絡(luò)具備優(yōu)良的抗干擾能力；兼容眾多廠家的儀器儀表；提供完整全面的儀表信號(hào)接入類型；操作使用簡便，十幾分鐘內(nèi)即可快速組網(wǎng)。

江天生：我們的工業(yè)無線儀表產(chǎn)品市場(chǎng)定位為既支持在監(jiān)測(cè)場(chǎng)合的應(yīng)用，也支持在開環(huán)控制、非關(guān)鍵閉環(huán)控制場(chǎng)合的應(yīng)用。不僅如此，還實(shí)現(xiàn)一個(gè)無線架構(gòu)支持多種無線應(yīng)用和多種通訊協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)儀表，而且只需要一個(gè)無線管理平臺(tái)；安裝簡單、使用高效、支持在線軟件升級(jí)、經(jīng)得起未來檢驗(yàn)，能夠明顯節(jié)省項(xiàng)目總成本，有效保護(hù)用戶現(xiàn)有投資。主要技術(shù)特點(diǎn)如下：工業(yè)無線儀表產(chǎn)品符合ISA100國際標(biāo)準(zhǔn)；無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模非常靈活；一個(gè)無線管理平臺(tái)；支持通DCS控制系統(tǒng)的內(nèi)嵌式數(shù)據(jù)集成；無線變送器技術(shù)性能更優(yōu)；工業(yè)等級(jí)的可靠性和安全。

吳越年：艾默生智能無線技術(shù)的優(yōu)勢(shì)包括：（1）研究和開發(fā)無線技術(shù)最早，經(jīng)過近10年多的技術(shù)完善和發(fā)展，目前的無線技術(shù)非常成熟；比如該技術(shù)中最具特征的網(wǎng)格狀網(wǎng)絡(luò)體系使無線通訊的可靠性達(dá)到了99.99%以上的工業(yè)級(jí)要求，遠(yuǎn)高于市場(chǎng)上某些點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊方式無線技術(shù)的可靠性；（2）艾默生的工業(yè)無線技術(shù)完全符合流程自動(dòng)化行業(yè)中唯一的國際標(biāo)準(zhǔn)IEC62591（WirelessHART），而該標(biāo)準(zhǔn)得到了包括ABB、Siemens、E+H、P&F等絕大多數(shù)國際知名儀表公司的支持，并由HART基金會(huì)主持各廠家標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的互操作測(cè)試，最大限度地保障了最終用戶的利益；（3）艾默生公司憑借有線儀表的業(yè)內(nèi)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，推出無線產(chǎn)品的時(shí)間最早、品種最多、性能最優(yōu)、應(yīng)用最廣，甚至開發(fā)了將常規(guī)有線HART設(shè)備轉(zhuǎn)換為無線設(shè)備的升級(jí)模塊THUM。到目前為止，艾默生的無線產(chǎn)品已可以覆蓋90%以上的常規(guī)流程監(jiān)測(cè)需要，并且公司還在不斷提高性能并推出新品；（4）艾默生智能無線在中國的用戶多、應(yīng)用多樣、正式投運(yùn)收到效益的項(xiàng)目也非常多。

應(yīng)用領(lǐng)域廣闊

經(jīng)過多年發(fā)展，工業(yè)無線已日趨成熟，逐漸被用戶所接受，作為一種新興技術(shù)，其可應(yīng)用的領(lǐng)域十分廣泛，幾乎可以觸及工業(yè)生產(chǎn)的方方面面。

吳越年：近期，艾默生過程控制為中東巴林地區(qū)Tatweer石油公司600口氣井自動(dòng)化項(xiàng)目成功提供了一整套的無線方案。方案中，每一口井安裝2臺(tái)無線壓力變送器、1臺(tái)無線溫度變送器和1臺(tái)調(diào)整型孔板流量計(jì)，分別測(cè)量井口和管線的壓力、溫度和流量。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，若干口井的測(cè)量儀表統(tǒng)一規(guī)劃入一個(gè)智能無線網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)再將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過上層無線網(wǎng)絡(luò)的無線接入點(diǎn)（Access Point）遠(yuǎn)傳入遠(yuǎn)在巴林的控制室。目前傳統(tǒng)的油氣田開采一般采用有線儀表進(jìn)行井口和管線監(jiān)測(cè)，有的現(xiàn)場(chǎng)由于無法布線而根本未裝配自動(dòng)化儀表。智能無線技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)油氣田的技術(shù)革新極具創(chuàng)新意義。新技術(shù)大幅度提高了偏遠(yuǎn)地區(qū)的作業(yè)和管理效率，進(jìn)而提高了油田的產(chǎn)量和收益。隨著工廠不斷提高自動(dòng)化水平的要求和爭(zhēng)相使用創(chuàng)新技術(shù)大潮的來臨，這種典型的無線方案也將在各地迅速得到推廣。在國內(nèi)，CNOOC海上石油平臺(tái)的油氣井口已規(guī)模性地采用了無線技術(shù)，而在新疆塔里木迪納油氣田也將采用艾默生無線技術(shù)進(jìn)行油田的自動(dòng)化改造。

蔡中興：如果要推薦一個(gè)Moxa無線產(chǎn)品的案例，我特別要提到的是AWK-4121在在上海世博會(huì)風(fēng)力供電測(cè)風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用。這套實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從海上測(cè)風(fēng)塔到東大橋升壓站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)無線傳輸，繼而通過光纖從升壓站將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)绞啦﹫@并入電科院的綜合SCADA系統(tǒng)。這套先進(jìn)的無線+光纖混合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)填補(bǔ)了國內(nèi)風(fēng)電行業(yè)的空白。

由于測(cè)風(fēng)塔是位于離岸邊12.5公里的海上，與岸邊升壓站的網(wǎng)絡(luò)通訊無法利用有線的方式，因此需要通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并要求通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確和穩(wěn)定。此外，數(shù)據(jù)傳輸量大，對(duì)無線傳輸帶寬的要求非常高，要求無限帶寬達(dá)到9Mbps。由于設(shè)備應(yīng)用在海上，環(huán)境條件比較惡劣（低溫、震動(dòng)、鹽蝕等），要求產(chǎn)品必須具備高可靠性。最終該系統(tǒng)的無線通訊AP采用了Moxa的AWK-4121，這是一款滿足IEEE 802.11a/b/g標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級(jí)戶外型無線AP/Bridge/Client，完全適用于現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于無線AP的需求。在海面測(cè)風(fēng)塔和岸邊升壓站中各設(shè)置一臺(tái)AWK-4121，從而架構(gòu)一個(gè)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)。因現(xiàn)場(chǎng)相互距離較遠(yuǎn)，高達(dá)12.5km，所以加配高增益天線，確保長距離傳輸?shù)男枨蟆＿@套系統(tǒng)1秒鐘采樣一次，1分鐘、5分鐘以及10分鐘數(shù)據(jù)包需要源源不斷的傳輸?shù)街锌厥遥珹WK-4121在實(shí)測(cè)過程中的無線帶寬達(dá)到了9Mbps，確保數(shù)據(jù)包實(shí)時(shí)穩(wěn)定的傳輸。

黃胡清：目前國家大力推行企業(yè)節(jié)能減排。眾多企業(yè)也逐漸意識(shí)到在生產(chǎn)過程中節(jié)約能源消耗對(duì)于降低產(chǎn)品成本，提高競(jìng)爭(zhēng)力是有益的。所以越來越多的企業(yè)會(huì)關(guān)注水、電、氣的消耗。由于電表、水表、氣表分散在廠區(qū)的各個(gè)不同位置。為了將這些信號(hào)采集并統(tǒng)一監(jiān)控，就必須因地制宜設(shè)計(jì)線纜鋪設(shè)。顯然這種方式并不是最簡便經(jīng)濟(jì)的方法。此時(shí)利用無線方式是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。操作使用簡便，可快速組網(wǎng)是邦納無線的一大優(yōu)勢(shì)。在西部地區(qū)的一個(gè)工廠內(nèi)已經(jīng)使用了邦納無線來監(jiān)視全廠主要供水管網(wǎng)中的流量，以便做到科學(xué)預(yù)結(jié)算。

工業(yè)無線技術(shù)的未來

雖然工業(yè)無線技術(shù)和市場(chǎng)日趨成熟，但距離其迎來應(yīng)用的“黃金時(shí)代”還具有相當(dāng)?shù)木嚯x，對(duì)于工業(yè)無線技術(shù)的未來，我們還要做怎樣的努力？

江天生：工業(yè)無線技術(shù)不僅可以用于監(jiān)測(cè)，還可以用于控制。在未來，無線技術(shù)將大有可為。 無線技術(shù)同有線的世界相輔相承、完美結(jié)合。隨著用戶對(duì)工業(yè)無線技術(shù)所帶來的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)節(jié)省的認(rèn)可，隨著其通訊的可靠性和安全性為更多的實(shí)踐和應(yīng)用所驗(yàn)證，將會(huì)實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的應(yīng)用。

吳越年：當(dāng)前流程行業(yè)的無線技術(shù)還主要應(yīng)用于工廠的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，今后隨著此項(xiàng)技術(shù)的不斷進(jìn)步和各項(xiàng)性能指標(biāo)的不斷提高，無線儀表的發(fā)展方向一定是直接參與工廠控制應(yīng)用。艾默生在這方面正在進(jìn)行積極地推進(jìn)。我們?cè)诿绹鳥roadley James生物技術(shù)公司使用無線pH變送器和溫度變送器對(duì)一次性反應(yīng)器進(jìn)行控制，數(shù)據(jù)刷新率為1s，完全符合實(shí)時(shí)刷新的工藝要求，并同時(shí)能提供智能設(shè)備異常工作報(bào)告。我們還將無線設(shè)備成功應(yīng)用于美國奧斯汀德克薩斯大學(xué)進(jìn)行控制應(yīng)用的測(cè)試，與有線變送器和傳統(tǒng)PID相比，無線變送器對(duì)塔壓控制、加熱蒸汽流量控制和DeltaV v11 PID增強(qiáng)選項(xiàng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和性能是完全一致的。

目前，無線已能夠與HART、FF總線、Profibus等協(xié)議友好共存于同一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中。這幾種協(xié)議在各自最適用的場(chǎng)合各司其職，各顯神通，給工廠帶來了最大的效益和價(jià)值。一旦無線技術(shù)能夠正式應(yīng)用于工廠的控制點(diǎn)，無線在一個(gè)大項(xiàng)目中可應(yīng)用的測(cè)點(diǎn)比例可大幅增加，無線技術(shù)的市場(chǎng)會(huì)大大擴(kuò)展。目前大項(xiàng)目中可應(yīng)用無線的測(cè)點(diǎn)比例最多可達(dá)到40%左右，將來的比例能達(dá)到多少或許會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人們的預(yù)期。屆時(shí)，無線在自動(dòng)化系統(tǒng)中必將會(huì)顯示更加顯著的優(yōu)勢(shì)和作用。

黃胡清：畢竟無線技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域還僅僅是近幾年的事。客戶對(duì)無線技術(shù)還處在一個(gè)觀望，了解，探索的階段。欣喜的是已經(jīng)有一些客戶愿意嘗試新事物，而且也已取得了不錯(cuò)的效果。隨著成功案例的不斷涌現(xiàn)，相信無線技術(shù)將被大眾所接收。當(dāng)然這期間作為廠家是有責(zé)任和義務(wù)持續(xù)而有效地進(jìn)行市場(chǎng)宣傳和技術(shù)推廣，另外也要得到客戶的響應(yīng)。雙方共同交流，推進(jìn)無線技術(shù)朝著好的方向發(fā)展。