編者按:工業無線技術是繼現場總線之后,工業控制系統領域的又一熱點技術,是降低工業測控系統成本、提高工業測控系統應用范圍的革命性技術,也是未來幾年工業自動化產品新的增長點。目前,全球工業無線通訊市場規模已經超過13億美元,并在未來的幾年中持續保持15%左右的年增長水平。無線通訊作為當今世界最具活力的新興技術之一,具有有線技術無法或很難取代的優勢,并且已經逐步滲透到工業控制的各個環節。2007年,國家高技術研究發展計劃(863計劃)將“工業無線技術及網絡化測控系統研究與開發”列為重點發展項目。隨著無線通訊技術的優勢被業界所認可與接受,其應用越來越普及,市場正在蓬勃發展。國內的一些高校如清華大學、浙江大學等,研究單位如中科院沈陽自動化所都開展了無線通信網絡應用于工業自動化控制的研發,并取得了一定的成果。
自此期雜志起,《自動化博覽》將全新開啟“工業無線”專欄,旨在介紹國內外工業無線技術的最新發展和應用情況。
作為第一家為流程控制行業提供工業無線傳感器的大型供應商,霍尼韋爾憑借在工業無線應用方面的專業技術與經驗,大幅降低了運作成本,顯著提高了生產的安全性、可靠性以及生產效率等。霍尼韋爾的OneWireless多功能無線網絡同時支持多種工業協議與應用,提供了一種易于管理并且高效運行的單一無線網絡。OneWireless解決方案不僅可以幫助客戶避免支出布線成本,還幫助其最大限度優化工廠生產效率,確保生產安全無患,滿足各種規范要求,并提升資產的可靠性。這種通用的工廠級OneWireless網絡可同時支持多項應用。此篇對霍尼韋爾Onewireless無線網絡進行了介紹。
初識OneWireless
OneWireless是霍尼韋爾過程解決方案的品牌,囊括完整的無線產品系列。使用“One”這個詞有其特別的意義。它反映出霍尼韋爾深刻理解了客戶對未來工廠架構的期待。霍尼韋爾一直借助其廣泛和密切的客戶接觸(其中包括500個無線現場用戶)以及一些外部資源研究用戶的要求。他們了解到過程制造商把無線網絡想象為單個“無線云朵”,并具有架構方面的重要要求。
對單一基礎設施的要求是霍尼韋爾做出回應的核心考量。其設計理念是,提供超級安全和超級可靠的網絡基礎設施,它能夠支持包括閉環控制在內的各種應用。在霍尼韋爾看來,無線網絡需將支持未來應用的能力作為一項常規服務。霍尼韋爾公司設計的OneWireless網絡,可以幫助最終用戶安裝高性能網絡,實現應用監控和在有需要并準備就緒的時候,轉向更關鍵應用的靈活性。比較輕松的做法是,采用控制就緒的網絡,由其進行監控,這要優于采用一個監控網絡并用它來實施控制。
OneWireles是一個單一的網絡,它具有多種特性,可用于多種任務。如傳感器信息回傳、閉環控制、信息、HMI、視頻、通訊和企業應用。客戶對OneWireles有著諸多期待。首先,此網絡需要支持多種無線技術;第二,它還應支持不同服務級別,可用來執行各種具有不同動態參數的自動化任務,例如靈活的報告率;第三,它應支持多種協議,以使既有投資不致被淘汰;第四,客戶希望此網絡是“開放式”的,可以支持現有應用和標準TCP/IP通訊。
另外,客戶需要一個單一供應商。他們不喜歡充當系統或平臺集成人,因此尋覓霍尼韋爾這樣的供應商進行集成。其不僅需要提供設備和支持服務,還要長期管理平臺,使日新月異的新技術和應用能夠以迅速和低成本的方式增加到這平臺。他們還寄希望于供應商管理這一嵌入式技術,讓系統保持最新,回避走入技術死胡同而又不會造成過分的不舒適。自動化供應商將不得不擔任技術和平臺集成人的角色。
選擇OneWireless的理由
霍尼韋爾曾經說過,現在所有的終將過時,無線聯網的出現代表著自動化發展的“拐點”。它是至關重要和深具潛在價值的技術,當然也是一個快速發展和不斷變化的技術。以十年而非數月或幾年為期限考量其資產壽命的過程制造商,該如何發掘這潛在價值呢?
自霍尼韋爾上世紀七十年代推出DCS至今,技術一直在向前發展,但時至今日始終沒有變化的是它對客戶的服務理念。霍尼韋爾堅持以實時自動化和過程管理為其核心使命,視新技術為達成使命的方法。雖然技術和自動化系統的范疇始終在擴展,但不論研發和采用什么技術,霍尼韋爾仍視自己為開發和支持集成自動化解決方案的公司。
這意味著霍尼韋爾的核心業務依然是創造用于過程管理應用的產品,并把它們提供給過程制造商。即使無線“轉折點”也完全不能改變這一策略。霍尼韋爾承擔著平臺集成的任務,贏得了能夠按照客戶所需提供“通用、簡易和高效”無線系統的美名。
OneWireless通用網狀網絡
霍尼韋爾將網絡看作執行各類任務的關鍵資源,及其無線解決方案的中心組成部分。霍尼韋爾和其它公司結為合作伙伴關系,獲得關鍵性的組網技術,但由霍尼韋爾來全面管理OneWireless網絡解決方案。他們還合作部署設備健全監控和定位解決方案等利用此網絡的重要無線應用。
霍尼韋爾的客戶研究顯示,可擴展性是未來系統的關鍵資產,有助避免未來運營的局限。客戶還要求提供操作靈活性。未來的生產、管理和法規監管都將有所變化,新的和潛在的重要應用及技術總會不斷涌現,擁有高度可擴展的自動化基礎設施,以使制造商能夠快速有效地回應不可避免的改變。
擴展性的一個重要方面是對多種應用的支持。無線傳感器的普及應用需要某種形式的網絡基礎設施。正如霍尼韋爾的移動操作員產品使用安全的Wi-Fi無線網絡一樣。定位技術依靠無線網絡。新的和現有的應用也已轉向無線網絡和無線傳感器網絡。
圖1 霍尼韋爾全球無線應用
霍尼韋爾的無線解決方案于2003年開始出貨。現在已為
500多個用戶安裝使用。此圖只顯示了部分得益于更高
安全性、可靠性和效率的客戶分布。隨著霍尼韋爾全球
2.4 Ghz產品的供應,亞太區客戶于2007年
開始安裝無線解決方案。
因此,網絡本身就是OneWireless的核心組件,在某種程度上甚至是最小配置。它將是承載霍尼韋爾和第三方產品與服務的單一多功能網絡。該網絡的設計目標包含成本、兼容性、性能、安全性和對移動工作者的支持。
提供一流的安全性是設計OneWireless通用網絡伊始考慮的首要因素,霍尼韋爾與3eTI公司合作創建了創建了一個集成、安全的網格網,專為防止數據安全性漏洞而設計,不會增加OneWireless解決方案的復雜性。
網格網的設計始于作為電網網關的根節點。當節點增加時,會自動被網格識別,并在每個新節點處建立虛擬橋接。網格智能地選擇最短、“最經濟”的路徑,并不斷進行優化。如果一個節點未連接上,網格會檢測故障并自動配置其周圍的網絡,當網格網數量增加時,可以增加冗余根節點進行擴展,以覆蓋整個操作中增加的地理范圍。
OneWireless是一項霍尼韋爾的長期策略,他將使霍尼韋爾在即將來臨的無線過程自動化時代繼續保持領導力。其組成包括無線傳感技術、無線工作者及持續豐富中的新應用套件。這些應用拓展了獨一無二的無線功能,同時又集成了曾擔任過無線所負功能的原有有線設備。所有這些解決方案組件都由一個新的任務關鍵型無線網狀網絡支持。聚焦于管理該技術解決方案系列,并將其提供給在規模和組合兩方面皆符合其需要的各制造商與工廠,這是霍尼韋爾的發展之道。