工業無線，潛力無限

本刊記者/宋慧欣

參與人員

霍尼韋爾（中國）有限公司中國區無線產品業務經理 江天生

艾默生過程控制有限公司無線業務經理 吳越年

工業無線技術的發展和應用一直是近年來行業發展的熱點問題。隨著工業無線技術、標準以及產品的發展和完善，無線技術的應用已得到越來越多用戶的認可，雖然當前大多工廠仍僅僅把無線技術應用在非關鍵測點的監測上，但相信隨著用戶對工業無線技術的認識加深，無線網絡可靠性和實時性的提高以及各大工業無線產品供應商的共同努力，工業無線技術進入關鍵控制指日可待，工業無線市場必將潛力無限！

中國工業無線市場正悄然發生著變化

工業無線產品、技術在中國市場的出現、推廣已時日不短，那么各大主流供應商在中國市場發展情況究竟如何？他們感受到中國工業無線市場正在發生著哪些變化，呈現出哪些特點？

吳越年：艾默生智能無線產品于2007年10月正式在中國發布。經過幾年的業務推廣，無線技術目前在中國的流程行業已不是一個陌生的新事物，而成為大多數用戶都認可和接受的一項先進技術。各行業的用戶不再持當初的觀望和懷疑態度，轉而開始在新建項目和改造項目中進行規模性應用。艾默生目前已有300多個無線用戶，其中近50家用戶已經正式投運，效果非常顯著。今后，艾默生會不斷加大對無線的投資，繼續推進和完善無線業務。我們已經很欣慰地看到，無線技術日趨成為自動化行業的主流。在某些重點大型項目中，無線技術已作為必不可少的組成部分正式寫入技術規范。

近幾年，全球的工業以太網和工業無線通訊市場在突飛猛進地發展，中國的工業無線市場也隨之發生了一些變化。例如：（1）可使用的無線技術多樣且共存，有IEC62591（WirelessHART）、WIA-PA協議或Zigbee支持的現場儀表層網絡，也有Wi-Fi、CDMA/GSM/GPRS或衛星支持的工廠層通訊網絡。當前，對于流程行業，WFN層面（儀表層無線）WirelessHART已成熟應用并經過現場驗證，而在廣域范圍內的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層面成功結合的應用案例，得到了用戶的廣泛認可和接受；（2）無線網絡內的無線設備各種各樣，兼顧各種功能，有基于WFN的測量過程變量的壓力、溫度、流量等無線變送器，還有基于WPN用于人員設備跟蹤和工藝過程監測的對講機、CCTV、RFID、手持終端和VOIP電話等。除用于一般過程參數檢測的儀表外，艾默生還開發了大量用于流體分析、振動監測、閥門監測和危險氣體監測等特殊無線設備；（3）工業無線技術的應用呈集成式一體化和大規模方向發展。工廠越來越要求高效、節能和環保，這必然要求管理者在項目啟動之初就要科學規劃和統籌安排。這種形勢下，將不同應用場合適用的無線技術集成一體化并擴大應用規模必將使無線技術發揮出巨大的優勢，最終達到運行成本顯著節省的效果。這一點，已經投運的艾默生智能無線項目的運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無線儀表系統項目，將在罐區采用237臺無線壓力變送器、無線溫度變送器和無線模擬量變送器，實現罐區過程數據的無線采集，并實現同DCS控制系統內嵌式數據集成。我們還贏得了在燃氣電廠101臺無線變送器應用、在電力調試所56臺的應用、在油田井口的31臺無線變送器和5套無線視頻監控、在油庫29臺無線變送器和4臺移動操作站等無線項目。工業無線儀表系統能夠給用戶帶來前所未有的優勢，霍尼韋爾相信隨著應用用戶的增多，將來會有更多大規模的應用。

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

蔡中興：據推測，工業無線技術的廣泛應用將使工業生產效率提高10%左右，具有強烈的市場需求和廣闊的應用前景。隨著這幾年網絡的大力發展，中國的無線市場正在逐步得以接受，尤其是在一些重要的行業領域，例如交通行業。交通是國民生存的命脈，無線網絡的可靠性和穩定性將關乎到每個人的出行安全。正因如此，未來，無線網絡的應用必然非常廣闊，電力、交通、工廠自動化、起重機等各行各業都將看到工業無線網絡的身影。

參與人員

美國邦納工程國際有限公司大中國區無線產品經理 黃胡清

Moxa中國區工業無線（IW ）產品市場經理 蔡中興

技術供應商的優勢和定位

無線技術的誕生，免除了布線的煩惱，為工業應用的網絡架構提供了更高的靈活性，其市場潛力巨大，但同時也不可避免將迎來激烈的市場競爭，如此市場環境中，無線產品、技術供應商的定位和特點就顯得彌足重要。

蔡中興：作為一款工業應用的無線產品，既能滿足無線數據傳輸的需求，又能適應惡劣工業現場環境，這正是Moxa努力的方向。Moxa無線產品可以為工業無線網絡提供高可靠性、高冗余性和高帶寬，創造一個無縫、安全、可靠、實時的工業通訊環境。Moxa致力于設備聯網領域已經有超過24年的歷史，在工業無線產品的研發上，Moxa更注重網絡傳輸的穩定性和產品的工業等級。產品特點主要包括：支持IEEE 802.11n網絡；支持50ms快速漫游；支持無線冗余；工業等級，安全可靠。

黃胡清：邦納無線的產品主要針對石化、冶金、水處理、水泥等過程控制領域的高端用戶，另外也會涉及部分工廠自動化用戶。其優勢包括幾個方面：采用私有網絡協議，最大程度上保證了網絡安全；采用跳頻擴頻技術，保證網絡具備優良的抗干擾能力；兼容眾多廠家的儀器儀表；提供完整全面的儀表信號接入類型；操作使用簡便，十幾分鐘內即可快速組網。

江天生：我們的工業無線儀表產品市場定位為既支持在監測場合的應用，也支持在開環控制、非關鍵閉環控制場合的應用。不僅如此，還實現一個無線架構支持多種無線應用和多種通訊協議的現場儀表，而且只需要一個無線管理平臺；安裝簡單、使用高效、支持在線軟件升級、經得起未來檢驗，能夠明顯節省項目總成本，有效保護用戶現有投資。主要技術特點如下：工業無線儀表產品符合ISA100國際標準；無線網絡的規模非常靈活；一個無線管理平臺；支持通DCS控制系統的內嵌式數據集成；無線變送器技術性能更優；工業等級的可靠性和安全。

吳越年：艾默生智能無線技術的優勢包括：（1）研究和開發無線技術最早，經過近10年多的技術完善和發展，目前的無線技術非常成熟；比如該技術中最具特征的網格狀網絡體系使無線通訊的可靠性達到了99.99%以上的工業級要求，遠高于市場上某些點對點通訊方式無線技術的可靠性；（2）艾默生的工業無線技術完全符合流程自動化行業中唯一的國際標準IEC62591（WirelessHART），而該標準得到了包括ABB、Siemens、E+H、P&F等絕大多數國際知名儀表公司的支持，并由HART基金會主持各廠家標準產品的互操作測試，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內領先優勢，推出無線產品的時間最早、品種最多、性能最優、應用最廣，甚至開發了將常規有線HART設備轉換為無線設備的升級模塊THUM。到目前為止，艾默生的無線產品已可以覆蓋90%以上的常規流程監測需要，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、應用多樣、正式投運收到效益的項目也非常多。

應用領域廣闊

經過多年發展，工業無線已日趨成熟，逐漸被用戶所接受，作為一種新興技術，其可應用的領域十分廣泛，幾乎可以觸及工業生產的方方面面。

吳越年：近期，艾默生過程控制為中東巴林地區Tatweer石油公司600口氣井自動化項目成功提供了一整套的無線方案。方案中，每一口井安裝2臺無線壓力變送器、1臺無線溫度變送器和1臺調整型孔板流量計，分別測量井口和管線的壓力、溫度和流量。根據現場情況，若干口井的測量儀表統一規劃入一個智能無線網關，網關再將現場數據通過上層無線網絡的無線接入點（Access Point）遠傳入遠在巴林的控制室。目前傳統的油氣田開采一般采用有線儀表進行井口和管線監測，有的現場由于無法布線而根本未裝配自動化儀表。智能無線技術的出現對油氣田的技術革新極具創新意義。新技術大幅度提高了偏遠地區的作業和管理效率，進而提高了油田的產量和收益。隨著工廠不斷提高自動化水平的要求和爭相使用創新技術大潮的來臨，這種典型的無線方案也將在各地迅速得到推廣。在國內，CNOOC海上石油平臺的油氣井口已規模性地采用了無線技術，而在新疆塔里木迪納油氣田也將采用艾默生無線技術進行油田的自動化改造。

蔡中興：如果要推薦一個Moxa無線產品的案例，我特別要提到的是AWK-4121在在上海世博會風力供電測風系統的應用。這套實時數據監控系統，實現了從海上測風塔到東大橋升壓站的實時數據無線傳輸，繼而通過光纖從升壓站將數據實時傳輸到世博園并入電科院的綜合SCADA系統。這套先進的無線+光纖混合實時數據監控系統填補了國內風電行業的空白。

由于測風塔是位于離岸邊12.5公里的海上，與岸邊升壓站的網絡通訊無法利用有線的方式，因此需要通過無線方式進行數據傳輸，并要求通訊網絡實時、準確和穩定。此外，數據傳輸量大，對無線傳輸帶寬的要求非常高，要求無限帶寬達到9Mbps。由于設備應用在海上，環境條件比較惡劣（低溫、震動、鹽蝕等），要求產品必須具備高可靠性。最終該系統的無線通訊AP采用了Moxa的AWK-4121，這是一款滿足IEEE 802.11a/b/g標準的工業級戶外型無線AP/Bridge/Client，完全適用于現場對于無線AP的需求。在海面測風塔和岸邊升壓站中各設置一臺AWK-4121，從而架構一個無線傳輸網絡。因現場相互距離較遠，高達12.5km，所以加配高增益天線，確保長距離傳輸的需求。這套系統1秒鐘采樣一次，1分鐘、5分鐘以及10分鐘數據包需要源源不斷的傳輸到中控室，AWK-4121在實測過程中的無線帶寬達到了9Mbps，確保數據包實時穩定的傳輸。

黃胡清：目前國家大力推行企業節能減排。眾多企業也逐漸意識到在生產過程中節約能源消耗對于降低產品成本，提高競爭力是有益的。所以越來越多的企業會關注水、電、氣的消耗。由于電表、水表、氣表分散在廠區的各個不同位置。為了將這些信號采集并統一監控，就必須因地制宜設計線纜鋪設。顯然這種方式并不是最簡便經濟的方法。此時利用無線方式是一個不錯的選擇。操作使用簡便，可快速組網是邦納無線的一大優勢。在西部地區的一個工廠內已經使用了邦納無線來監視全廠主要供水管網中的流量，以便做到科學預結算。

工業無線技術的未來

雖然工業無線技術和市場日趨成熟，但距離其迎來應用的“黃金時代”還具有相當的距離，對于工業無線技術的未來，我們還要做怎樣的努力？

江天生：工業無線技術不僅可以用于監測，還可以用于控制。在未來，無線技術將大有可為。 無線技術同有線的世界相輔相承、完美結合。隨著用戶對工業無線技術所帶來的技術優勢和經濟節省的認可，隨著其通訊的可靠性和安全性為更多的實踐和應用所驗證，將會實現更大規模的應用。

吳越年：當前流程行業的無線技術還主要應用于工廠的監測點，今后隨著此項技術的不斷進步和各項性能指標的不斷提高，無線儀表的發展方向一定是直接參與工廠控制應用。艾默生在這方面正在進行積極地推進。我們在美國Broadley James生物技術公司使用無線pH變送器和溫度變送器對一次性反應器進行控制，數據刷新率為1s，完全符合實時刷新的工藝要求，并同時能提供智能設備異常工作報告。我們還將無線設備成功應用于美國奧斯汀德克薩斯大學進行控制應用的測試，與有線變送器和傳統PID相比，無線變送器對塔壓控制、加熱蒸汽流量控制和DeltaV v11 PID增強選項的動態響應和性能是完全一致的。

目前，無線已能夠與HART、FF總線、Profibus等協議友好共存于同一個自動化系統中。這幾種協議在各自最適用的場合各司其職，各顯神通，給工廠帶來了最大的效益和價值。一旦無線技術能夠正式應用于工廠的控制點，無線在一個大項目中可應用的測點比例可大幅增加，無線技術的市場會大大擴展。目前大項目中可應用無線的測點比例最多可達到40%左右，將來的比例能達到多少或許會遠遠超過人們的預期。屆時，無線在自動化系統中必將會顯示更加顯著的優勢和作用。

黃胡清：畢竟無線技術應用在工業自動化領域還僅僅是近幾年的事。客戶對無線技術還處在一個觀望，了解，探索的階段。欣喜的是已經有一些客戶愿意嘗試新事物，而且也已取得了不錯的效果。隨著成功案例的不斷涌現，相信無線技術將被大眾所接收。當然這期間作為廠家是有責任和義務持續而有效地進行市場宣傳和技術推廣，另外也要得到客戶的響應。雙方共同交流，推進無線技術朝著好的方向發展。