通过 Cisco Aironet 1552S AP构建的One Wireless 工业无线架构

2012-08-17霍尼韦尔过程控制部

自动化博览 2012年12期

霍尼韦尔过程控制部

霍尼韦尔OneWireless™ 工业无线网络可以无缝式的把过程控制网络延伸到工厂现场的各个角落。工业用户正在越来越多的选择技术先进的工业无线应用产品，来应对不断提高的生产运营效率的目标和更加严格的安全生产和节能环保的要求。他们已经认识到工业无线技术不仅可以帮助工业用户及时解决当前问题，而且更有助于实现长远目标。

霍尼韦尔OneWireless™工业无线控制网络可以通过无缝的方式把过程控制网络延伸到现场，其特点包括：

无线变送器（电池供电）的使用更加经济、更加便捷，可以用来采集到更多的过程数据，进而改善工厂控制性能，并且以更低的成本来满足各种规定的要求；

无线移动操作站，支持无线移动作业，现场工作人员可以通过无线架构无线远程访问DCS过程数据及其它工厂的相关信息；

无线巡检支持工厂运行最佳操作，实现巡检电子化、智能化，实现工厂可靠、高效运行；

无线视频监控可以确保工厂安全，更为经济；

无线人员安全系统，监测可燃气体和人员定位，可以确保工作人员的安全；

支持远程就地控制系统和中央控制系统的无线互连。

工业无线网络

OneWireless工业无线网络支持多种无线应用和多种标准。灵活的网络规模适合各种工业应用场合，既可以应用于简单的、无线变送器组成的现场仪表无线网络，也可以应用于覆盖全厂的、多无线应用的场合。

灵活性和可扩展性

OneWireless工业网络可以为用户提供量身定做的适合其不同应用需要的网络：

依靠现场仪表本身路由的无线网络架构：每个ISA100现场仪表都可以组态为具有路由功能，可以与多个附近的无线仪表进行无线通信，构建一个mesh冗余通讯的无线网络。现场仪表不仅可以无线发送自己的数据，而且还可以无线路由从相邻现场仪表接收的数据。这些数据可以经过多个现场仪表无线路由后，最终到达无线网关和上位控制系统。采用这种无线网络的用户一般都希望把无线仪表（电池供电）应用于过程监控等非关键的不需要快速刷新速度的场合。

仅支持无线仪表的无线主干网络架构：通过无线现场仪表接入点FDAP构建覆盖全厂的无线主干网络，可以支持快速刷新的几百台无线现场仪表。采用这种无线网络的用户一般都希望使用支持快速的数据刷新的、电池供电的无线现场仪表来获得与有线网络同样可靠性，支持关键的监测和控制应用。这种无线网络仅支持无线变送器的数据通讯，不能同时支持移动工作站、无线巡检等无线应用，或视频监控等以太网设备。

同时支持无线仪表和其它WiFi无线应用等多种应用的无线主干网络架构：通过节点构建覆盖全厂的无线主干网络，能够同时支持ISA100.11a无线现场仪表、IEEE 802.11（WiFi）无线设备等多种应用。采用这种网络的用户一般都希望一个无线网络能够同时支持移动工作站、无线巡检、人员安全系统和工厂安全系统，以及成百上千台支持过程监测和控制的无线变送器的场合。

用户可以根据全厂范围内的控制监控范围和类型的不同，采用上述的各种不同的网络架构，进而通过一个统一的无线网络管理平台，管理无线网络的通讯、安全和无线仪表的远程组态、诊断等。

通用性

OneWireless支持工业应用的所有标准：

支持多种标准的网络：OneWireless网络支持ISA100.11a标准的无线现场仪表、IEEE 802.11标准无线的WiFi设备，以及IEEE 802.3标准的以太网设备。同时支持多种标准的网络可以显著降低与无线网络相关的安装、维护和安全管理等成本。

支持多种通讯协议的网络：无线网络ISA100.11a数据能够同现有的各种标准通讯协议设备很便捷的整合在一起，如HART、Modbus（Serial和TCP）以及OPC。无线网络还提供一个通用接口，通过使用各种通讯协议实现客户/服务器变送器与主控制系统的本地内嵌式通讯（native communication）。比如，霍尼韦尔利用此功能支持Enraf Entis应用系统的Bi-Phase Mark III通讯协议。

性能

如同有线方式的性能：借助OneWireless主干网络，用户可以使其无线现场仪表达到与有线系统几乎相当的性能。使用节点或FDAP等设备构建无线主干网络时，无线现场仪表不再需要从其它现场仪表进行数据路由。无线现场仪表电池寿命可达五年或者更长的时间（刷新速度1秒时）。

无线变送器电池寿命可预测：电池使用寿命必须长期而可靠。否则即使经济的无线变送器也会因为不断更换电池而增加长期成本，而且还会因为电池更换打断生产过程。OneWireless无线现场仪表的电池寿命在采用快速刷新速度时（5秒）可达10年。

端对端的工业安全措施：OneWireless应用工业标准的128位加密措施（主干无线网络、无线WiFi设备以及无线现场仪表），确保工厂的信息和生产的安全。

无线软件在线升级和组态：所有ISA100.11a无线现场仪表都可以通过无线网络，进行在线远程组态和升级，从而明显节省无线现场仪表的现场组态工作量。

可用性

OneWireless使无线现场仪表的数据达到最高的可用性。

数据和通道的分离：OneWireless网络支持无线WiFi设备和ISA100.11a无线现场仪表之间的互操作性。该网络还支持自动识别数据优先级，确保来自无线仪表的关键控制数据始终具有最高的优先级并保证数据成功传输。

OneWireless自组织、自愈合的高速无线网络，支持灵活分配通讯通道和具有内置通讯延迟措施及冗余机制的可靠的架构，确保安全、可靠的无线控制应用。

无线现场仪表接入点天线多样性：无线现场仪表接入点的多种天线选型，可以支持无线现场仪表在多路径冗余通讯环境中的远距离无线通讯。

保护用户投资

OneWireless采用工业无线国际标准，经得起未来考验。

ISA100.11a和IEEE 802.11 a/b/g/n：为用户带来更多的灵活选择和互操作性。已经使用OneWireless的用户可以通过无线软件升级的方式把已有的网络结构与ISA100.11a整合在一起。ISA100.11a标准保证来自不同厂家的无线现场仪表之间的相互兼容和互操作性。

支持所有重要的现场协议：支持多种通讯协议，用户可以更为灵活的采用Modbus、HART、OPC以及ISA100.11a等通讯协议把无线现场仪表的数据同现有系统进行数据集成。

OneWireless工业无线网络主要设备

OneWireless网络主要设备包括：无线管理平台（WDM）、OneWireless现场设备接入点设备（FDAP）、OneWireless多功能节点，Cisco 1552S AP及XYR 6000无线变送器。

无线管理平台

WDM管理所有的无线现场设备，如ISA100.11a无线变送器、现场设备接入点FDAP，多功能节点和Cisco AP等无线网络设备。WDM承担无线现场仪表网络网关、系统管理器以及安全管理器的角色。它用于初始化无线设备的组态，并存储组态无线设备所需的无线网络系统数据。它实现无线现场仪表网络的安全管理，生成、发布和管理所有现场设备加入无线安全网络所需的安全密钥。它还提供同上位控制系统DCS或其它系统的数据集成的标准通讯协议接口，如Modbus（TCP/IP、RTU）、HART、OPC或内嵌式通讯。

现场设备无线接入点FDAP

现场设备无线接入点（FDAP）是一种可靠的工业接入点，可访问ISA100.11a现场无线变送器。在现场安装后，FDAP会进行自动检测和组网，并形成一个可控、安全和冗余的无线现场仪表网状网络。它们在无线仪表网络与无线主干网络或有线控制网络之间充当路由的功能。

Cisco® Aironet® 1552S Outdoor AP节点设备

Cisco®Aironet®1552S AP节点设备符合工业环境的应用，相互无线通讯构建无线主干网络，支持同IEEE 802.11 a/b/g/n WiFi移动终端设备和ISA100.11a 无线仪表的相互无线通讯。该设备内嵌Cisco’s CleanAir®技术能够智能优化无线网络的通讯，降低无线信号干扰，提高通讯空间的无线通讯质量，最终明显改善无线网络的通讯性能，方便用户的使用。

Cisco WLAN Controller

Cisco WLAN控制器用于管理Cisco’s Aironet 1552S AP，可以降低网络设计和运行的维护成本。通过延伸Cisco 同有线网络一致的网络安全措施和技术，WLAN Wireless Controller可以帮助：

灵活的集中管理和配置无线通讯策略、安全设置等；

Wireless intrusion prevention system (WIPS)防入侵措施；

实施同有线网络一致的策略，并集成到Cisco Identity Services Engine中；

支持先进的移动服务，如 ClientLink, VideoStream，和CleanAir technology。