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                  √ 廠內(nèi)應(yīng)用       √ 工廠附近應(yīng)用      √ 遠(yuǎn)距離應(yīng)用

                  √ 移動(dòng)工作人員   √ 控制

1 概述

    無(wú)線技術(shù)近來(lái)的發(fā)展使它在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用變得更加容易，也帶來(lái)了相關(guān)的利益，包括改善勞動(dòng)生產(chǎn)率的機(jī)會(huì)，更好地對(duì)庫(kù)存進(jìn)行管理，維護(hù)減少以及性能優(yōu)化等。 

    沒(méi)有任何一種單一的無(wú)線技術(shù)可以適用于所有的應(yīng)用要求。潛在的應(yīng)用有如此之多， 每一種都具有不同的要求，以及不同的“最佳”方案。 好消息是， 既然有如此多的潛在應(yīng)用， 那么用戶(hù)就有大量的機(jī)會(huì)來(lái)利用無(wú)線技術(shù)工作。 

    本篇內(nèi)容概括了三種常見(jiàn)的無(wú)線技術(shù)在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用類(lèi)型，包括了相關(guān)例證和各自的好處。 

    這些只是幾個(gè)例子而已，因?yàn)闈撛趹?yīng)用的數(shù)量幾乎是無(wú)限的。 在用戶(hù)的整個(gè)操作中時(shí)時(shí)處處都有應(yīng)用的機(jī)會(huì)。 

2 廠內(nèi)應(yīng)用    

    有些無(wú)線應(yīng)用包含了從幾百米到幾百公里距離的通信范圍。但是即使是在工廠之內(nèi)的更近的距離，有時(shí)利用傳統(tǒng)的有線連接也是過(guò)于困難或者昂貴的，因?yàn)闊o(wú)法實(shí)行。 

    無(wú)線技術(shù)可以幫助克服這些經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面的障礙。 事實(shí)上，工廠內(nèi)部潛在信息的密度為人們提供了大量的機(jī)會(huì)。 

    以下將選擇其中兩種最常見(jiàn)的機(jī)會(huì)進(jìn)行探討： 一是低成本的增量測(cè)量，另外一個(gè)是訪問(wèn)“擱淺的”診斷信息。 

2.1 低成本增量測(cè)量

    請(qǐng)想一下利用添加的這些測(cè)量點(diǎn)帶來(lái)的信息用戶(hù)可以做些什么。

    例如，如果用戶(hù)擁有更多的關(guān)于儲(chǔ)罐液位、蒸汽管道溫度或者溢流閥狀態(tài)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用戶(hù)能否增加操作過(guò)程的正常工作時(shí)間，提高操作的連貫性，或者更快地探測(cè)到泄放事故的信息？可能性是無(wú)限的，關(guān)鍵是用戶(hù)能想象出來(lái)多少種方法來(lái)對(duì)操作加以改進(jìn)。 

    然而傳統(tǒng)上，增加測(cè)量點(diǎn)意味著需要增加電線以便將數(shù)據(jù)送回控制室，但是往往這樣做的成本最終會(huì)超過(guò)潛在的收益。當(dāng)用戶(hù)將設(shè)計(jì)、采購(gòu)、安裝、啟動(dòng)以及為支持一個(gè)典型的模擬測(cè)量點(diǎn)所需要的基礎(chǔ)設(shè)施等都包含在一起，那么每個(gè)測(cè)量點(diǎn)和總成本可能會(huì)達(dá)到將近一萬(wàn)美元。 

    另一方面，如果安裝一個(gè)無(wú)線的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，安裝費(fèi)用大概只占有線方案成本的一小部分，90％的安裝成本會(huì)節(jié)省下來(lái)。 這就將成本效益的平衡點(diǎn)大大地偏移到了于用戶(hù)有利的一邊。 

    增加無(wú)線測(cè)量點(diǎn)的低成本和便利向用戶(hù)證明了將手動(dòng)數(shù)據(jù)收集進(jìn)行自動(dòng)化是正確的。這種“拿著記錄板巡回檢查”的方式讓操作人員無(wú)法將生產(chǎn)率加以提高。手動(dòng)數(shù)據(jù)收集工作不僅費(fèi)時(shí)，而且很容易出錯(cuò)。 由于操作人員常常工作太忙，在檢查的時(shí)候漏掉一個(gè)測(cè)量點(diǎn)也是很經(jīng)常的事。    

    雖然有些工廠嘗試過(guò)使用各種不同的無(wú)線技術(shù)來(lái)收集測(cè)量數(shù)據(jù)，但是只有自組織網(wǎng)絡(luò)的可靠性和耐用性給他們帶來(lái)了真正的利益。 很簡(jiǎn)單的概念： 網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)設(shè)備都不僅僅作為單純的測(cè)量點(diǎn)，而且作為相鄰設(shè)備進(jìn)行通信的路由器。 如果一條信息不通過(guò)直接的路徑進(jìn)行傳遞，它就會(huì)自動(dòng)地通過(guò)其它設(shè)備改道發(fā)送。 

2.2 訪問(wèn)擱淺的診斷信息

    基于HART 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)之一，就是它們具有嵌入式的診斷能力。但是很不幸，這些診斷信息常常處于“擱淺”或者無(wú)用狀態(tài)，這是因?yàn)樵S多老式的控制系統(tǒng)并不支持HART通信模式。 

    結(jié)果是，工廠里雖然安裝有成百上千的HART設(shè)備，卻無(wú)法利用它們所產(chǎn)生的診斷信息來(lái)減少維護(hù)成本。 

    通過(guò)提供一個(gè)獨(dú)立的（但是簡(jiǎn)單而便宜的）連接， 無(wú)線技術(shù)可以幫助您獲取HART設(shè)備中的擱淺的診斷信息，從而獲益。 

    這種技術(shù)方案是，在現(xiàn)有的HART設(shè)備上添加一個(gè)無(wú)線模塊，這些模塊同回路進(jìn)行電氣連接，但是無(wú)需中斷回路以進(jìn)行安裝，而且在獲取HART數(shù)據(jù)的同時(shí)也不會(huì)對(duì)模擬控制信號(hào)產(chǎn)生影響。

    無(wú)線裝置通過(guò)自組織網(wǎng)絡(luò)同網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信。同有線系統(tǒng)的多路轉(zhuǎn)換器一樣，網(wǎng)關(guān)將來(lái)自于所有設(shè)備的數(shù)據(jù)集中在一起送往中央控制室，在這兒用戶(hù)可以使用資產(chǎn)管理軟件來(lái)訪問(wèn)診斷信息。  

    無(wú)線通信裝置、網(wǎng)關(guān)以及資產(chǎn)管理軟件的成本增加相對(duì)較小，所以要獲取HART設(shè)備的診斷信息真是易如反掌。利用診斷信息這個(gè)工具，用戶(hù)可以改善過(guò)程操作，做出決定進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)，而無(wú)需頻繁地奔赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行考察，并因此增加勞動(dòng)成本。 

3 工廠附近的應(yīng)用

    有時(shí)即使距離不算很遠(yuǎn)，或者有一些其它的障礙（例如公路或這河流），都會(huì)導(dǎo)致有線連接費(fèi)用昂貴，難以安裝。 

    某些難于抵達(dá)的或者沒(méi)有人員配備的工廠周邊地帶，包括油罐區(qū)、裝卸站點(diǎn)或碼頭以及環(huán)境處理過(guò)程等，都是這種情況。用戶(hù)也可能會(huì)在自己的操作中想到幾種類(lèi)似的應(yīng)用。 

    這些工廠附近的應(yīng)用亦可得益于無(wú)線技術(shù)。無(wú)線應(yīng)用最好的方法，常常是將遠(yuǎn)處區(qū)域內(nèi)使用的基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)同無(wú)線技術(shù)結(jié)合使用，連接回中央控制室。

    除了安裝費(fèi)用較低之外，基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線還提供一項(xiàng)功能使它成為這些應(yīng)用的理想選擇：許多現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備可以獨(dú)立于主機(jī)系統(tǒng)之外而完成控制功能。裝備了無(wú)線通信設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)總線接口模塊可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并以無(wú)線方式將它們從遠(yuǎn)處的現(xiàn)場(chǎng)送回中央控制室，或者任何其它需要的地方。 

    結(jié)合基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線和無(wú)線技術(shù)，可以為工廠附近應(yīng)用的自動(dòng)化提供一條成本效益很好的途徑。

    這樣的安排為用戶(hù)帶來(lái)的好處是，在這些區(qū)域的監(jiān)測(cè)得以加強(qiáng)，控制更加方便，而這在以前是很難做到的 但是這還不是全部的優(yōu)勢(shì)：無(wú)線連接和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)還使智能設(shè)備的遠(yuǎn)距離診斷成為可能（通過(guò)中央資產(chǎn)管理系統(tǒng)），并減少了到偏遠(yuǎn)地點(diǎn)進(jìn)行頻繁“設(shè)備檢查”的來(lái)回次數(shù)。 

4 遠(yuǎn)距離應(yīng)用

    在硬線連接行不通的地方，無(wú)線技術(shù)常常是一個(gè)合理選擇。尤其當(dāng)測(cè)量點(diǎn)或者用戶(hù)需要的資產(chǎn)信息距離使用地點(diǎn)很遠(yuǎn)的時(shí)候，肯定要用這種方法。

    這種類(lèi)型的例子包括：

    （1）遠(yuǎn)距離庫(kù)存監(jiān)測(cè)

    （2）遠(yuǎn)距離圖表記錄儀

    （3）遠(yuǎn)距離油氣田故障診斷

4.1 庫(kù)存監(jiān)測(cè)

    生產(chǎn)低溫儲(chǔ)存的氣體、燃油、丙烷或者專(zhuān)用化學(xué)制品的公司常常使用卡車(chē)將這些產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)娇蛻?hù)的儲(chǔ)存罐中去，而這些儲(chǔ)存罐所處的地理位置常常分布較遠(yuǎn)。 

    對(duì)這些產(chǎn)品的運(yùn)送進(jìn)行管理，確保儲(chǔ)罐總是保持有足夠的庫(kù)存從而達(dá)到客戶(hù)的要求，對(duì)物流人員實(shí)在是一件棘手的事情，特別是有時(shí)候用戶(hù)不知道每個(gè)罐中到底還有多少存貨， 而不得不耐心等待，直到卡車(chē)司機(jī)在下一次送貨時(shí)進(jìn)行手動(dòng)檢查之后方能了解。 太頻繁地派卡車(chē)司機(jī)前去檢查會(huì)增加運(yùn)送成本，而且會(huì)占用本來(lái)可能會(huì)在其它地方銷(xiāo)售的產(chǎn)品。 但是如果不這么做，就不得不面對(duì)風(fēng)險(xiǎn)，例如儲(chǔ)存罐空了，客戶(hù)怒氣沖沖，又比如增加的緊急運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用等情況。 

    有了無(wú)線技術(shù)，就可以對(duì)庫(kù)存量進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，最大可能地減少儲(chǔ)罐斷貨的風(fēng)險(xiǎn)，并減少不必要的卡車(chē)運(yùn)輸。 

    例如， 蜂窩式無(wú)線通信設(shè)備可以在遠(yuǎn)程位置以無(wú)線方式將儲(chǔ)罐的庫(kù)存量測(cè)量值發(fā)送到最近的手機(jī)信號(hào)發(fā)射塔。 從這里信息經(jīng)過(guò)公共通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳播，直到數(shù)據(jù)服務(wù)器。 然后您就可以通過(guò)安全的網(wǎng)絡(luò)界面來(lái)訪問(wèn)數(shù)據(jù)，同使用電腦在因特網(wǎng)上訪問(wèn)銀行賬戶(hù)信息一模一樣。 

    蜂窩技術(shù)可以幫助您訪問(wèn)遠(yuǎn)距離之外的庫(kù)存數(shù)據(jù)，操作方便，費(fèi)用低廉。 

    這種無(wú)線技術(shù)的應(yīng)用有幾個(gè)好處：  

    （1）盡可能減少不必要的運(yùn)貨次數(shù)。當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)的存貨達(dá)到預(yù)定液位的時(shí)候，會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警，通知安排送貨的時(shí)間已到。 而在真正有必要之前，用戶(hù)無(wú)需派卡車(chē)前去送貨，“只要處在安全狀態(tài)即可”。 

    （2）防止儲(chǔ)罐斷貨。同樣會(huì)發(fā)送警報(bào)，通知需要送貨了，因此用戶(hù)可以及時(shí)地做出送貨計(jì)劃，防止儲(chǔ)罐庫(kù)存用光。 

    （3）降低對(duì)安全庫(kù)存的需求。您還可以為庫(kù)存液位警報(bào)編制程序，以便通知您何時(shí)需要進(jìn)行調(diào)整，使安全庫(kù)存的量降到最低。 

    （4）出錯(cuò)更少。對(duì)于手動(dòng)監(jiān)測(cè)而言，人為差錯(cuò)總是難以避免。 自動(dòng)化可以使?jié)撛诘腻e(cuò)誤降到最低的程度。 

4.2 圖表記錄儀

    紙質(zhì)圖表記錄儀常常用于跟蹤偏遠(yuǎn)地區(qū)的壓力、液位或者溫度測(cè)量值。使用傳統(tǒng)的技術(shù)會(huì)要求每周或者每月定期到遠(yuǎn)處的現(xiàn)場(chǎng)，以便收集紙質(zhì)圖表，解釋數(shù)據(jù)并安裝新的紙輪。 

    更重要的是，當(dāng)前的數(shù)據(jù)只有在定期現(xiàn)場(chǎng)訪問(wèn)的時(shí)候才可以得到。而且假如記錄器發(fā)生了故障，數(shù)據(jù)探測(cè)則要到下一次訪問(wèn)的時(shí)候才可進(jìn)行，而下一次訪問(wèn)可能要幾個(gè)星期之后了。 

    無(wú)線技術(shù)可以幫助消除這些缺陷。例如，利用配備了蜂窩式無(wú)線通信裝置的測(cè)量設(shè)備，可以從遠(yuǎn)處的現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)收集和分析的能力。用戶(hù)可以非常及時(shí)的獲得需要的信息，而且不再需要有人驅(qū)車(chē)前往更換紙輪。 

4.3 診斷油氣田故障

    無(wú)線技術(shù)在油氣工業(yè)也扮演重要角色。 在這個(gè)行業(yè)里，生產(chǎn)和分配系統(tǒng)可能會(huì)跨越數(shù)百公里之遠(yuǎn)。例如在很多年前， 在北美洲， 監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）利用高功率900MHz無(wú)線技術(shù)同遠(yuǎn)在水源、管道和其它偏遠(yuǎn)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)單元（RTU）進(jìn)行通信。

    要在如此廣闊的地區(qū)內(nèi)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)是一件十分困難的工作，需要大量的人工；假如設(shè)備的最新健康和狀態(tài)信息能夠很容易獲取，這些工作本來(lái)應(yīng)該更加簡(jiǎn)單。 很不幸的是，傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)通常不能提供如此珍貴的信息，而是完全依賴(lài)于操作人員或者工程師來(lái)注意何時(shí)過(guò)程測(cè)量結(jié)果的異常會(huì)暗示可能的設(shè)備故障。 

    但是最近，隨著無(wú)線技術(shù)取得的進(jìn)展，RTU的性能有所改善，這就使來(lái)自于HART現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的診斷信息發(fā)送到中央資產(chǎn)管理系統(tǒng)成為可能。 這些信息使工作人員在遠(yuǎn)程設(shè)備發(fā)生故障或停車(chē)前就能方便地偵測(cè)和診斷潛在的問(wèn)題。

5 無(wú)線技術(shù)和移動(dòng)工作人員

    無(wú)線技術(shù)可以提高工作人員的生產(chǎn)效率，尤其是對(duì)那些在任務(wù)遍布于整個(gè)工廠之內(nèi)，有很多時(shí)間都遠(yuǎn)離控制室的工作人員而言。 

    恰如前面所述，大多數(shù)工廠的操作人員收集數(shù)據(jù)的方式是“記錄板巡回方式”，手動(dòng)對(duì)數(shù)百個(gè)獨(dú)立的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行檢查，包括儀表、觀察鏡、圖表記錄儀或者其它的指示器等等，每小時(shí)一次，或者每班、每天、每星期不等。 現(xiàn)在想象一下用無(wú)線技術(shù)代替記錄板將這些數(shù)據(jù)帶回控制室。 增加無(wú)線設(shè)備成本低廉，因而對(duì)于成百上千的許多測(cè)量點(diǎn)來(lái)說(shuō)，是切實(shí)可行的方法。 

    由于無(wú)線設(shè)備可以更頻繁地自動(dòng)收集并傳輸信息，用戶(hù)會(huì)得到一個(gè)更準(zhǔn)確、更切近的圖片來(lái)描述工廠內(nèi)發(fā)生的一，而用戶(hù)的操作人員可以減少在有害環(huán)境中的暴露，獲得更多的時(shí)間從事更高價(jià)值的工作。

    無(wú)線技術(shù)可以延伸處于移動(dòng)狀態(tài)的工作人員對(duì)關(guān)鍵過(guò)程信息、歷史數(shù)據(jù)、圖表以及其它關(guān)鍵功能的訪問(wèn)。 例如，操作人員可以在現(xiàn)場(chǎng)使用配有無(wú)線裝置的平板電腦，同工廠控制網(wǎng)絡(luò)的各種系統(tǒng)和應(yīng)用進(jìn)行通信，而無(wú)需返回到控制室。 

    無(wú)線技術(shù)可以提供很多信息，而這些信息維修技師現(xiàn)在只能手動(dòng)收集，或者根本無(wú)法收集。例如， 維修技師常常不得不親臨現(xiàn)場(chǎng)，檢查那些讀數(shù)同預(yù)期值有差別的設(shè)備。 經(jīng)常會(huì)發(fā)生趕到遠(yuǎn)處的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查時(shí)卻發(fā)現(xiàn)根本沒(méi)有問(wèn)題，或者問(wèn)題是發(fā)生在回路的另外部分的情況。 

    然而，通過(guò)應(yīng)用無(wú)線技術(shù)訪問(wèn)HART數(shù)據(jù)，維修隊(duì)可以迅速而且很容易地檢查設(shè)備狀況，進(jìn)行診斷而無(wú)需離開(kāi)控制室或維修車(chē)間。 帶有高級(jí)診斷功能的設(shè)備甚至可以使用戶(hù)在問(wèn)題發(fā)生之前探知潛在的問(wèn)題，以便可以在設(shè)備的正常運(yùn)行受到影響之前采取正確的措施。 

6 無(wú)線技術(shù)和控制應(yīng)用

    大多數(shù)無(wú)線技術(shù)應(yīng)用都包含監(jiān)測(cè)和診斷功能。 這是因?yàn)榻裉鞜o(wú)線技術(shù)最大的價(jià)值在于它能夠提供額外的信息，幫助用戶(hù)充分利用其操作過(guò)程。 

    在將無(wú)線技術(shù)應(yīng)用到最難的過(guò)程控制問(wèn)題之前， 最好先取得一些在監(jiān)測(cè)和非關(guān)鍵控制應(yīng)用方面的經(jīng)驗(yàn)，例如開(kāi)環(huán)控制、耐等待以及非關(guān)鍵控制等。 

    大多數(shù)廠內(nèi)無(wú)線技術(shù)方案都應(yīng)用自組織網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)對(duì)控制而言已經(jīng)足夠穩(wěn)健可靠，而且可以維持一個(gè)價(jià)格較低的、經(jīng)過(guò)優(yōu)化以便于監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)。 良好而靈活的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)可以滿(mǎn)足用戶(hù)所有的要求，而且成本效益較好。 

7 總結(jié) 

    在過(guò)程和資產(chǎn)管理方面，無(wú)線技術(shù)創(chuàng)造了令人激動(dòng)的機(jī)會(huì)，包括對(duì)信息的利用，這些信息在以前無(wú)論從經(jīng)濟(jì)上還是在技術(shù)上都難以獲得。 這些機(jī)會(huì)包括： 

    （1）監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)距離的庫(kù)存液位，減少物流成本；

    （2）使遠(yuǎn)距離圖標(biāo)記錄器自動(dòng)化，及時(shí)獲取數(shù)據(jù)，減少勞動(dòng)成本和人為錯(cuò)誤；

    （3）從偏遠(yuǎn)的油氣田設(shè)備獲取診斷數(shù)據(jù)；

    （4）若有線連接不實(shí)用，可以使工廠附近的操作以無(wú)線方式自動(dòng)化；

    （5）增加廠內(nèi)測(cè)量點(diǎn)，獲得對(duì)操作過(guò)程的充分認(rèn)識(shí)；

    （6）利用遍及廠內(nèi)的HART設(shè)備中“擱淺”的診斷信息。

    以上所述僅僅是根據(jù)當(dāng)前的無(wú)線技術(shù)用戶(hù)已經(jīng)取得的利益類(lèi)型。 根據(jù)用戶(hù)自己的操作狀況，您還可以發(fā)掘出許多更具有潛力的應(yīng)用方式。