創新推動了無線技術的發展，成功的應用充分證明了無線技術的經濟、可靠、安全和易用性

過去由于物理上和經濟上的障礙，使得很多化工廠的信息很難或根本不可能獲取，如今，可靠的無線通訊系統將這些障礙一掃而光。事實上，無線自動化技術致力于眾多管理層所關注的問題，如連續過程改進、安全和環保等，無線技術使用方便、收益顯著，它正在改變著整個工業的工作慣例。前所未有的過程和設備信息傳輸技術現在已經能夠投入使用，無論工廠的控制系統有多老，都不成問題。

無線網絡

無線技術將現場網絡和工廠網絡整合到一個完整的無線工廠結構中。（圖1）

無線現場網絡是一組能夠測量一個或多個過程參數并將這些信息通過無線方式傳遞到網關或接收器的設備。各種無線現場儀表可用于溫度、壓力、流量、液位、pH值、振動、離散開關量、閥門位置的測量。

一般情況下，網關把來自于現場無線儀表的數據通過本地接口、Modbus、或類似的連接方式傳遞到控制系統，在這里無線、有線模擬量、基金會現場總線數據全部整合在一起。無線現場網絡的2個重要特征是低功率無線電傳輸以及符合過程工業對時間性、可靠性、安全性和準確性的要求。低功率的特點適用于非充電電池運行的設備。

無線工廠網絡采用符合IEEE802.11標準的Wi-Fi或更高帶寬的網絡技術與移動工作人員通訊，進行人員或移動設備的跟蹤，以及完成移動視頻。這些應用的實現皆歸功于高帶寬、無線設備的可充電功能以及數據傳輸的清晰度和安全性。

通常工廠網絡采用工業級mesh IEEE802.11接入點，一種集中型網絡和安全管理，包括對一系列無線局域網（WLAN）控制器的監督，這保證了無線功能的實現。這種共享網絡提供了一個工廠內跨地域和功能分區的無線通信平臺，能支持多種應用程序。

化工企業利用無線技術可從工廠級開始向下到現場級，也可以從現場級向上到工廠級。我們發現從現場級開始使用無線技術將獲得更快的回報。本文著重講述的就是現場級的應用。

無線現場網絡的標準

信息技術委員會已對現行工廠網絡標準和慣例進行了完善，但是范圍更為廣泛的無線委員會還不能提供一個嚴格的、經過測試的工業標準來應用于無線現場傳感器網絡。這一標準必須具有堅固的工業可靠性，而且現場設備和控制應用程序耗電要低，其通訊可靠性與有線方案相當。

WirelessHART就為用戶提供了這種可信賴的無線現場網絡儀表。這些儀表來自涉及廣泛工業領域的HART通訊基金會成員公司，HART基金會于2007年9月通過了WirelessHART標準，而WirelessHART產品也已于2008下半年開始發貨并在各化工廠安裝使用。

無線現場網絡嶄露頭角

由于無線儀表采用射頻天線，無需接線，因此它具有低功率、可自帶無線電收發器等特點，而且網絡通訊能力安全可靠，電池使用壽命長。（圖2）

無線設備與有線設備在工藝流程圖（P&IDs）上的表示是一樣的，對于操作人員來說數據的顯示也是一樣的，而無線系統的工程安裝和調試則更簡單。而且，接線圖、線槽、接線柜、鎧裝電纜、橋架等全部都可以省掉，同時安裝工作也可以降到最低。

建立無線網絡所需規劃工作更少，而且安裝和啟動更快。經濟上的優勢和簡單的操作，是無線技術區別于傳統自動化方案的獨到之處，它讓工程師擁有更為廣闊的想像空間去完成過去無法完成的任務。


傳統有線方案的安裝成本一般為每英尺50到100美元，視工程量而定。無線設備可節省至少90%以上的安裝成本，因此以前需要花費昂貴代價才能進行監測的工廠設備，如遠程儲罐、泵、手動閥、安全噴淋裝置等，現在可以通過無線變送器將測量數據傳遞回控制室，以提高過程可靠性和安全性，同時提高資產的管理。

無線技術方便易用，只需極少的工程量，運行效率卻顯著提高了。那些需要操作人員和維護人員到現場收集數據和進行操作的工作和時間通過無線儀表自動數據采集可以大大減少。

無線技術的商業優勢將推動其進一步發展。去年位于波士頓的著名調研咨詢機構ARC公司發布了一份名為“用于過程制造業的無線技術”的5年分析預測報告，報告指出用于過程制造業的無線設備市場將以每年32%的速度增長，并于2012年達到11億美元。

是否采用無線技術？

目前無線技術基本應用于以下2種情況，而第3個應用領域還剛剛起步。

必須在現有工廠內增加新的測量點。為了滿足新發布的環境或安全法規，許多企業認為無線技術是最好最經濟的解決方案。這些必須增加的新測點一般是儲罐、泄壓閥或安全噴淋裝置，在這些地方安裝無線儀表非常方便，而且安裝完畢可以立即投入使用。

希望在現有工廠內增加測量點。這是適用無線技術的第2種情況：雖然希望獲得數據但采用有線技術成本又太高。這也是目前無線技術應用最多的情況。工廠建成以后，一般不會再額外布線，在之后的工作當中，運行和過程管理人員可能會發現新的測量要求，以提高工廠的性能，但是安裝新的有線測量點往往成本高昂，從經濟角度來說，無線方案是最合適的。

“我們很希望能夠監測這些設備，但是涉及的費用太高”大多數手動閥（也包括自動閥）目前都無法反饋它們的實際位置，不正確的閥門定位會引起嚴重的安全事故。

不常用的閥門由于接線成本高昂，一般并不對其進行常規監測，但是無線監測具有很大的吸引力，它的成本只占到有線方案的10%-20%。在化工廠中對閥門進行監測將很有可能成為最大的無線應用領域。

在新建廠中采用無線方案替代原來的有線方案。無線技術除了可用于監測之外，還可用于閉環回路控制，目前已在蒸汽匯集器和遠程儲罐上有所應用。只要是對數據刷新頻率要求不是太高的情況都適合采用無線儀表。

無線儀表也能做到高頻率數據刷新，但這樣會很耗電。今后隨著電池性能的不斷提高，以及人們對于無線技術可靠度的信心不斷增長，無線技術應用于控制領域也將逐漸得以普及。

當不可充電電池的性能提高了，人們在工廠中使用無線技術替代原來的有線設備進行關鍵點的監測就將成為可能。理想的狀態是這樣的：工廠只有少數幾臺與安全有關的儀表是通過有線方式連接的，其它的儀表全部采用無線方式。因此今后無線控制系統最有可能在改造和新建工廠中誕生。

無線技術的推廣速度很大一部分取決于用戶對無線技術可靠性的信任程度。有些人認為無線技術理所當然沒有有線技術來得可靠，這并不正確。有線技術也有可能是不可靠的，尤其是在接地困難的情況下，這時無線則更為可靠。Canyons鋼廠就是這樣一個典型的例子，最初人們認為，移動物體如卡車或設備都會使無線系統產生問題，但是通過先進的自組織無線電頻率網絡的時間同步技術等，這些障礙都能得以克服。在全球大量的應用中，無線網絡的可靠性達到了99%以上。