通過 Cisco Aironet 1552S AP構(gòu)建的One Wireless 工業(yè)無線架構(gòu)

霍尼韋爾過程控制部

霍尼韋爾OneWireless? 工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)可以無縫式的把過程控制網(wǎng)絡(luò)延伸到工廠現(xiàn)場的各個角落。工業(yè)用戶正在越來越多的選擇技術(shù)先進(jìn)的工業(yè)無線應(yīng)用產(chǎn)品，來應(yīng)對不斷提高的生產(chǎn)運(yùn)營效率的目標(biāo)和更加嚴(yán)格的安全生產(chǎn)和節(jié)能環(huán)保的要求。他們已經(jīng)認(rèn)識到工業(yè)無線技術(shù)不僅可以幫助工業(yè)用戶及時解決當(dāng)前問題，而且更有助于實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)目標(biāo)。

霍尼韋爾OneWireless?工業(yè)無線控制網(wǎng)絡(luò)可以通過無縫的方式把過程控制網(wǎng)絡(luò)延伸到現(xiàn)場，其特點(diǎn)包括：

無線變送器（電池供電）的使用更加經(jīng)濟(jì)、更加便捷，可以用來采集到更多的過程數(shù)據(jù)， 進(jìn)而改善工廠控制性能，并且以更低的成本來滿足各種規(guī)定的要求；

無線移動操作站，支持無線移動作業(yè)，現(xiàn)場工作人員可以通過無線架構(gòu)無線遠(yuǎn)程訪問DCS過程數(shù)據(jù)及其它工廠的相關(guān)信息；

無線巡檢支持工廠運(yùn)行最佳操作，實(shí)現(xiàn)巡檢電子化、智能化，實(shí)現(xiàn)工廠可靠、高效運(yùn)行；

無線視頻監(jiān)控可以確保工廠安全，更為經(jīng)濟(jì)；

無線人員安全系統(tǒng)，監(jiān)測可燃?xì)怏w和人員定位，可以確保工作人員的安全；

支持遠(yuǎn)程就地控制系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)的無線互連。

工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)

OneWireless工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)支持多種無線應(yīng)用和多種標(biāo)準(zhǔn)。靈活的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模適合各種工業(yè)應(yīng)用場合，既可以應(yīng)用于簡單的、無線變送器組成的現(xiàn)場儀表無線網(wǎng)絡(luò)，也可以應(yīng)用于覆蓋全廠的、多無線應(yīng)用的場合。

靈活性和可擴(kuò)展性

OneWireless工業(yè)網(wǎng)絡(luò)可以為用戶提供量身定做的適合其不同應(yīng)用需要的網(wǎng)絡(luò)：

依靠現(xiàn)場儀表本身路由的無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：每個ISA100現(xiàn)場儀表都可以組態(tài)為具有路由功能，可以與多個附近的無線儀表進(jìn)行無線通信，構(gòu)建一個mesh冗余通訊的無線網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場儀表不僅可以無線發(fā)送自己的數(shù)據(jù)，而且還可以無線路由從相鄰現(xiàn)場儀表接收的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以經(jīng)過多個現(xiàn)場儀表無線路由后，最終到達(dá)無線網(wǎng)關(guān)和上位控制系統(tǒng)。采用這種無線網(wǎng)絡(luò)的用戶一般都希望把無線儀表（電池供電）應(yīng)用于過程監(jiān)控等非關(guān)鍵的不需要快速刷新速度的場合。

僅支持無線儀表的無線主干網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：通過無線現(xiàn)場儀表接入點(diǎn)FDAP構(gòu)建覆蓋全廠的無線主干網(wǎng)絡(luò)，可以支持快速刷新的幾百臺無線現(xiàn)場儀表。采用這種無線網(wǎng)絡(luò)的用戶一般都希望使用支持快速的數(shù)據(jù)刷新的、電池供電的無線現(xiàn)場儀表來獲得與有線網(wǎng)絡(luò)同樣可靠性，支持關(guān)鍵的監(jiān)測和控制應(yīng)用。這種無線網(wǎng)絡(luò)僅支持無線變送器的數(shù)據(jù)通訊，不能同時支持移動工作站、無線巡檢等無線應(yīng)用，或視頻監(jiān)控等以太網(wǎng)設(shè)備。

同時支持無線儀表和其它WiFi無線應(yīng)用等多種應(yīng)用的無線主干網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：通過節(jié)點(diǎn)構(gòu)建覆蓋全廠的無線主干網(wǎng)絡(luò)，能夠同時支持ISA100.11a無線現(xiàn)場儀表、IEEE 802.11（WiFi）無線設(shè)備等多種應(yīng)用。采用這種網(wǎng)絡(luò)的用戶一般都希望一個無線網(wǎng)絡(luò)能夠同時支持移動工作站、無線巡檢、人員安全系統(tǒng)和工廠安全系統(tǒng)，以及成百上千臺支持過程監(jiān)測和控制的無線變送器的場合。

用戶可以根據(jù)全廠范圍內(nèi)的控制監(jiān)控范圍和類型的不同，采用上述的各種不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，進(jìn)而通過一個統(tǒng)一的無線網(wǎng)絡(luò)管理平臺，管理無線網(wǎng)絡(luò)的通訊、安全和無線儀表的遠(yuǎn)程組態(tài)、診斷等。

通用性

OneWireless支持工業(yè)應(yīng)用的所有標(biāo)準(zhǔn)：

支持多種標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)：OneWireless網(wǎng)絡(luò)支持ISA100.11a標(biāo)準(zhǔn)的無線現(xiàn)場儀表、IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)無線的WiFi設(shè)備，以及IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)設(shè)備。同時支持多種標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)可以顯著降低與無線網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的安裝、維護(hù)和安全管理等成本。

支持多種通訊協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)：無線網(wǎng)絡(luò)ISA100.11a數(shù)據(jù)能夠同現(xiàn)有的各種標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議設(shè)備很便捷的整合在一起，如HART、Modbus（Serial和TCP）以及OPC。無線網(wǎng)絡(luò)還提供一個通用接口，通過使用各種通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)客戶/服務(wù)器變送器與主控制系統(tǒng)的本地內(nèi)嵌式通訊（native communication）。比如，霍尼韋爾利用此功能支持Enraf Entis應(yīng)用系統(tǒng)的Bi-Phase Mark III通訊協(xié)議。

性能

如同有線方式的性能：借助OneWireless主干網(wǎng)絡(luò)，用戶可以使其無線現(xiàn)場儀表達(dá)到與有線系統(tǒng)幾乎相當(dāng)?shù)男阅堋Ｊ褂霉?jié)點(diǎn)或FDAP等設(shè)備構(gòu)建無線主干網(wǎng)絡(luò)時，無線現(xiàn)場儀表不再需要從其它現(xiàn)場儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)路由。無線現(xiàn)場儀表電池壽命可達(dá)五年或者更長的時間（刷新速度1秒時）。

無線變送器電池壽命可預(yù)測：電池使用壽命必須長期而可靠。否則即使經(jīng)濟(jì)的無線變送器也會因?yàn)椴粩喔鼡Q電池而增加長期成本，而且還會因?yàn)殡姵馗鼡Q打斷生產(chǎn)過程。OneWireless無線現(xiàn)場儀表的電池壽命在采用快速刷新速度時（5秒）可達(dá)10年。

端對端的工業(yè)安全措施：OneWireless應(yīng)用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的128位加密措施（主干無線網(wǎng)絡(luò)、無線WiFi設(shè)備以及無線現(xiàn)場儀表），確保工廠的信息和生產(chǎn)的安全。

無線軟件在線升級和組態(tài)：所有ISA100.11a無線現(xiàn)場儀表都可以通過無線網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行在線遠(yuǎn)程組態(tài)和升級，從而明顯節(jié)省無線現(xiàn)場儀表的現(xiàn)場組態(tài)工作量。

可用性

OneWireless使無線現(xiàn)場儀表的數(shù)據(jù)達(dá)到最高的可用性。

數(shù)據(jù)和通道的分離：OneWireless網(wǎng)絡(luò)支持無線WiFi設(shè)備和ISA100.11a無線現(xiàn)場儀表之間的互操作性。該網(wǎng)絡(luò)還支持自動識別數(shù)據(jù)優(yōu)先級，確保來自無線儀表的關(guān)鍵控制數(shù)據(jù)始終具有最高的優(yōu)先級并保證數(shù)據(jù)成功傳輸。

OneWireless自組織、自愈合的高速無線網(wǎng)絡(luò)，支持靈活分配通訊通道和具有內(nèi)置通訊延遲措施及冗余機(jī)制的可靠的架構(gòu)，確保安全、可靠的無線控制應(yīng)用。

無線現(xiàn)場儀表接入點(diǎn)天線多樣性：無線現(xiàn)場儀表接入點(diǎn)的多種天線選型，可以支持無線現(xiàn)場儀表在多路徑冗余通訊環(huán)境中的遠(yuǎn)距離無線通訊。

保護(hù)用戶投資

OneWireless采用工業(yè)無線國際標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)得起未來考驗(yàn)。

ISA100.11a和IEEE 802.11 a/b/g/n：為用戶帶來更多的靈活選擇和互操作性。已經(jīng)使用OneWireless的用戶可以通過無線軟件升級的方式把已有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與ISA100.11a整合在一起。ISA100.11a標(biāo)準(zhǔn)保證來自不同廠家的無線現(xiàn)場儀表之間的相互兼容和互操作性。

支持所有重要的現(xiàn)場協(xié)議：支持多種通訊協(xié)議，用戶可以更為靈活的采用Modbus、HART、OPC以及ISA100.11a等通訊協(xié)議把無線現(xiàn)場儀表的數(shù)據(jù)同現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)集成。

OneWireless工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)主要設(shè)備

OneWireless網(wǎng)絡(luò)主要設(shè)備包括：無線管理平臺（WDM）、OneWireless現(xiàn)場設(shè)備接入點(diǎn)設(shè)備（FDAP）、OneWireless多功能節(jié)點(diǎn)，Cisco 1552S AP及XYR 6000無線變送器。

無線管理平臺

WDM管理所有的無線現(xiàn)場設(shè)備，如ISA100.11a無線變送器、現(xiàn)場設(shè)備接入點(diǎn)FDAP，多功能節(jié)點(diǎn)和Cisco AP等無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。WDM承擔(dān)無線現(xiàn)場儀表網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)、系統(tǒng)管理器以及安全管理器的角色。它用于初始化無線設(shè)備的組態(tài)，并存儲組態(tài)無線設(shè)備所需的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。它實(shí)現(xiàn)無線現(xiàn)場儀表網(wǎng)絡(luò)的安全管理，生成、發(fā)布和管理所有現(xiàn)場設(shè)備加入無線安全網(wǎng)絡(luò)所需的安全密鑰。它還提供同上位控制系統(tǒng)DCS或其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成的標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議接口，如Modbus（TCP/IP、RTU）、HART、OPC或內(nèi)嵌式通訊。

現(xiàn)場設(shè)備無線接入點(diǎn)FDAP

現(xiàn)場設(shè)備無線接入點(diǎn)（FDAP）是一種可靠的工業(yè)接入點(diǎn)，可訪問ISA100.11a現(xiàn)場無線變送器。在現(xiàn)場安裝后，F(xiàn)DAP會進(jìn)行自動檢測和組網(wǎng)，并形成一個可控、安全和冗余的無線現(xiàn)場儀表網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。 它們在無線儀表網(wǎng)絡(luò)與無線主干網(wǎng)絡(luò)或有線控制網(wǎng)絡(luò)之間充當(dāng)路由的功能。

Cisco? Aironet? 1552S Outdoor AP節(jié)點(diǎn)設(shè)備

Cisco?Aironet?1552S AP節(jié)點(diǎn)設(shè)備符合工業(yè)環(huán)境的應(yīng)用，相互無線通訊構(gòu)建無線主干網(wǎng)絡(luò)，支持同IEEE 802.11 a/b/g/n WiFi移動終端設(shè)備和ISA100.11a 無線儀表的相互無線通訊。該設(shè)備內(nèi)嵌Cisco’s CleanAir?技術(shù)能夠智能優(yōu)化無線網(wǎng)絡(luò)的通訊，降低無線信號干擾，提高通訊空間的無線通訊質(zhì)量，最終明顯改善無線網(wǎng)絡(luò)的通訊性能，方便用戶的使用。

Cisco WLAN Controller

Cisco WLAN控制器用于管理Cisco’s Aironet 1552S AP，可以降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的維護(hù)成本。通過延伸Cisco 同有線網(wǎng)絡(luò)一致的網(wǎng)絡(luò)安全措施和技術(shù)，WLAN Wireless Controller可以幫助：

靈活的集中管理和配置無線通訊策略、安全設(shè)置等；

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

實(shí)施同有線網(wǎng)絡(luò)一致的策略，并集成到Cisco Identity Services Engine中；

支持先進(jìn)的移動服務(wù)，如 ClientLink, VideoStream，和CleanAir technology。

XYR 6000無線變送器

XYR 6000無線變送器應(yīng)用在有線方案成本過高的場合，或危險區(qū)域的數(shù)據(jù)采集。

XYR6000無線變送器符合ISA100.11a工業(yè)無線標(biāo)準(zhǔn)，可以組態(tài)為具有路由功能或不具有路由功能。配置路由功能時，無線變送器不僅可以無線發(fā)送自己的數(shù)據(jù)，而且還可以為相鄰現(xiàn)場儀表的數(shù)據(jù)進(jìn)行無線路由。無線變送器支持在線軟件升級。

一個無線網(wǎng)絡(luò)滿足工廠全部的無線需求

霍尼韋爾的OneWireless網(wǎng)絡(luò)可以將過程控制網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到現(xiàn)場。它是：

最靈活、擴(kuò)展性最好的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)；

調(diào)試和維護(hù)最方便的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)；

性能和可靠性最優(yōu)的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)；

最經(jīng)濟(jì)的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)。

圖1 無線網(wǎng)絡(luò)

表1 架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)詳細(xì)信息