工业无线，潜力无限

本刊记者/宋慧欣

参与人员

霍尼韦尔（中国）有限公司中国区无线产品业务经理 江天生

艾默生过程控制有限公司无线业务经理 吴越年

工业无线技术的发展和应用一直是近年来行业发展的热点问题。随着工业无线技术、标准以及产品的发展和完善，无线技术的应用已得到越来越多用户的认可，虽然当前大多工厂仍仅仅把无线技术应用在非关键测点的监测上，但相信随着用户对工业无线技术的认识加深，无线网络可靠性和实时性的提高以及各大工业无线产品供应商的共同努力，工业无线技术进入关键控制指日可待，工业无线市场必将潜力无限！

中国工业无线市场正悄然发生着变化

工业无线产品、技术在中国市场的出现、推广已时日不短，那么各大主流供应商在中国市场发展情况究竟如何？他们感受到中国工业无线市场正在发生着哪些变化，呈现出哪些特点？

吴越年：艾默生智能无线产品于2007年10月正式在中国发布。经过几年的业务推广，无线技术目前在中国的流程行业已不是一个陌生的新事物，而成为大多数用户都认可和接受的一项先进技术。各行业的用户不再持当初的观望和怀疑态度，转而开始在新建项目和改造项目中进行规模性应用。艾默生目前已有300多个无线用户，其中近50家用户已经正式投运，效果非常显著。今后，艾默生会不断加大对无线的投资，继续推进和完善无线业务。我们已经很欣慰地看到，无线技术日趋成为自动化行业的主流。在某些重点大型项目中，无线技术已作为必不可少的组成部分正式写入技术规范。

近几年，全球的工业以太网和工业无线通讯市场在突飞猛进地发展，中国的工业无线市场也随之发生了一些变化。例如：（1）可使用的无线技术多样且共存，有IEC62591（WirelessHART）、WIA-PA协议或Zigbee支持的现场仪表层网络，也有Wi-Fi、CDMA/GSM/GPRS或卫星支持的工厂层通讯网络。当前，对于流程行业，WFN层面（仪表层无线）WirelessHART已成熟应用并经过现场验证，而在广域范围内的WPN层（控制管理层无线）主要以Wi-Fi为主。艾默生已不乏这两个层面成功结合的应用案例，得到了用户的广泛认可和接受；（2）无线网络内的无线设备各种各样，兼顾各种功能，有基于WFN的测量过程变量的压力、温度、流量等无线变送器，还有基于WPN用于人员设备跟踪和工艺过程监测的对讲机、CCTV、RFID、手持终端和VOIP电话等。除用于一般过程参数检测的仪表外，艾默生还开发了大量用于流体分析、振动监测、阀门监测和危险气体监测等特殊无线设备；（3）工业无线技术的应用呈集成式一体化和大规模方向发展。工厂越来越要求高效、节能和环保，这必然要求管理者在项目启动之初就要科学规划和统筹安排。这种形势下，将不同应用场合适用的无线技术集成一体化并扩大应用规模必将使无线技术发挥出巨大的优势，最终达到运行成本显著节省的效果。这一点，已经投运的艾默生智能无线项目的运营情况就是最好的证明。

江天生：霍尼韦尔在2010年赢得了中国最大的工业无线仪表系统项目，将在罐区采用237台无线压力变送器、无线温度变送器和无线模拟量变送器，实现罐区过程数据的无线采集，并实现同DCS控制系统内嵌式数据集成。我们还赢得了在燃气电厂101台无线变送器应用、在电力调试所56台的应用、在油田井口的31台无线变送器和5套无线视频监控、在油库29台无线变送器和4台移动操作站等无线项目。工业无线仪表系统能够给用户带来前所未有的优势，霍尼韦尔相信随着应用用户的增多，将来会有更多大规模的应用。

黄胡清：用户开始主动来了解无线技术，关注无线（涉及安全性，可靠性，如何抗干扰）的用户越来越多；不同技术的无线产品也越来越多，有众多厂家投入到无线技术的开发和推广中来。

蔡中兴：据推测，工业无线技术的广泛应用将使工业生产效率提高10%左右，具有强烈的市场需求和广阔的应用前景。随着这几年网络的大力发展，中国的无线市场正在逐步得以接受，尤其是在一些重要的行业领域，例如交通行业。交通是国民生存的命脉，无线网络的可靠性和稳定性将关乎到每个人的出行安全。正因如此，未来，无线网络的应用必然非常广阔，电力、交通、工厂自动化、起重机等各行各业都将看到工业无线网络的身影。

参与人员

美国邦纳工程国际有限公司大中国区无线产品经理 黄胡清

Moxa中国区工业无线（IW ）产品市场经理 蔡中兴

技术供应商的优势和定位

无线技术的诞生，免除了布线的烦恼，为工业应用的网络架构提供了更高的灵活性，其市场潜力巨大，但同时也不可避免将迎来激烈的市场竞争，如此市场环境中，无线产品、技术供应商的定位和特点就显得弥足重要。

蔡中兴：作为一款工业应用的无线产品，既能满足无线数据传输的需求，又能适应恶劣工业现场环境，这正是Moxa努力的方向。Moxa无线产品可以为工业无线网络提供高可靠性、高冗余性和高带宽，创造一个无缝、安全、可靠、实时的工业通讯环境。Moxa致力于设备联网领域已经有超过24年的历史，在工业无线产品的研发上，Moxa更注重网络传输的稳定性和产品的工业等级。产品特点主要包括：支持IEEE 802.11n网络；支持50ms快速漫游；支持无线冗余；工业等级，安全可靠。

黄胡清：邦纳无线的产品主要针对石化、冶金、水处理、水泥等过程控制领域的高端用户，另外也会涉及部分工厂自动化用户。其优势包括几个方面：采用私有网络协议，最大程度上保证了网络安全；采用跳频扩频技术，保证网络具备优良的抗干扰能力；兼容众多厂家的仪器仪表；提供完整全面的仪表信号接入类型；操作使用简便，十几分钟内即可快速组网。

江天生：我们的工业无线仪表产品市场定位为既支持在监测场合的应用，也支持在开环控制、非关键闭环控制场合的应用。不仅如此，还实现一个无线架构支持多种无线应用和多种通讯协议的现场仪表，而且只需要一个无线管理平台；安装简单、使用高效、支持在线软件升级、经得起未来检验，能够明显节省项目总成本，有效保护用户现有投资。主要技术特点如下：工业无线仪表产品符合ISA100国际标准；无线网络的规模非常灵活；一个无线管理平台；支持通DCS控制系统的内嵌式数据集成；无线变送器技术性能更优；工业等级的可靠性和安全。

吴越年：艾默生智能无线技术的优势包括：（1）研究和开发无线技术最早，经过近10年多的技术完善和发展，目前的无线技术非常成熟；比如该技术中最具特征的网格状网络体系使无线通讯的可靠性达到了99.99%以上的工业级要求，远高于市场上某些点对点通讯方式无线技术的可靠性；（2）艾默生的工业无线技术完全符合流程自动化行业中唯一的国际标准IEC62591（WirelessHART），而该标准得到了包括ABB、Siemens、E+H、P&F等绝大多数国际知名仪表公司的支持，并由HART基金会主持各厂家标准产品的互操作测试，最大限度地保障了最终用户的利益；（3）艾默生公司凭借有线仪表的业内领先优势，推出无线产品的时间最早、品种最多、性能最优、应用最广，甚至开发了将常规有线HART设备转换为无线设备的升级模块THUM。到目前为止，艾默生的无线产品已可以覆盖90%以上的常规流程监测需要，并且公司还在不断提高性能并推出新品；（4）艾默生智能无线在中国的用户多、应用多样、正式投运收到效益的项目也非常多。

应用领域广阔

经过多年发展，工业无线已日趋成熟，逐渐被用户所接受，作为一种新兴技术，其可应用的领域十分广泛，几乎可以触及工业生产的方方面面。

吴越年：近期，艾默生过程控制为中东巴林地区Tatweer石油公司600口气井自动化项目成功提供了一整套的无线方案。方案中，每一口井安装2台无线压力变送器、1台无线温度变送器和1台调整型孔板流量计，分别测量井口和管线的压力、温度和流量。根据现场情况，若干口井的测量仪表统一规划入一个智能无线网关，网关再将现场数据通过上层无线网络的无线接入点（Access Point）远传入远在巴林的控制室。目前传统的油气田开采一般采用有线仪表进行井口和管线监测，有的现场由于无法布线而根本未装配自动化仪表。智能无线技术的出现对油气田的技术革新极具创新意义。新技术大幅度提高了偏远地区的作业和管理效率，进而提高了油田的产量和收益。随着工厂不断提高自动化水平的要求和争相使用创新技术大潮的来临，这种典型的无线方案也将在各地迅速得到推广。在国内，CNOOC海上石油平台的油气井口已规模性地采用了无线技术，而在新疆塔里木迪纳油气田也将采用艾默生无线技术进行油田的自动化改造。

蔡中兴：如果要推荐一个Moxa无线产品的案例，我特别要提到的是AWK-4121在在上海世博会风力供电测风系统的应用。这套实时数据监控系统，实现了从海上测风塔到东大桥升压站的实时数据无线传输，继而通过光纤从升压站将数据实时传输到世博园并入电科院的综合SCADA系统。这套先进的无线+光纤混合实时数据监控系统填补了国内风电行业的空白。

由于测风塔是位于离岸边12.5公里的海上，与岸边升压站的网络通讯无法利用有线的方式，因此需要通过无线方式进行数据传输，并要求通讯网络实时、准确和稳定。此外，数据传输量大，对无线传输带宽的要求非常高，要求无限带宽达到9Mbps。由于设备应用在海上，环境条件比较恶劣（低温、震动、盐蚀等），要求产品必须具备高可靠性。最终该系统的无线通讯AP采用了Moxa的AWK-4121，这是一款满足IEEE 802.11a/b/g标准的工业级户外型无线AP/Bridge/Client，完全适用于现场对于无线AP的需求。在海面测风塔和岸边升压站中各设置一台AWK-4121，从而架构一个无线传输网络。因现场相互距离较远，高达12.5km，所以加配高增益天线，确保长距离传输的需求。这套系统1秒钟采样一次，1分钟、5分钟以及10分钟数据包需要源源不断的传输到中控室，AWK-4121在实测过程中的无线带宽达到了9Mbps，确保数据包实时稳定的传输。

黄胡清：目前国家大力推行企业节能减排。众多企业也逐渐意识到在生产过程中节约能源消耗对于降低产品成本，提高竞争力是有益的。所以越来越多的企业会关注水、电、气的消耗。由于电表、水表、气表分散在厂区的各个不同位置。为了将这些信号采集并统一监控，就必须因地制宜设计线缆铺设。显然这种方式并不是最简便经济的方法。此时利用无线方式是一个不错的选择。操作使用简便，可快速组网是邦纳无线的一大优势。在西部地区的一个工厂内已经使用了邦纳无线来监视全厂主要供水管网中的流量，以便做到科学预结算。

工业无线技术的未来

虽然工业无线技术和市场日趋成熟，但距离其迎来应用的“黄金时代”还具有相当的距离，对于工业无线技术的未来，我们还要做怎样的努力？

江天生：工业无线技术不仅可以用于监测，还可以用于控制。在未来，无线技术将大有可为。 无线技术同有线的世界相辅相承、完美结合。随着用户对工业无线技术所带来的技术优势和经济节省的认可，随着其通讯的可靠性和安全性为更多的实践和应用所验证，将会实现更大规模的应用。

吴越年：当前流程行业的无线技术还主要应用于工厂的监测点，今后随着此项技术的不断进步和各项性能指标的不断提高，无线仪表的发展方向一定是直接参与工厂控制应用。艾默生在这方面正在进行积极地推进。我们在美国Broadley James生物技术公司使用无线pH变送器和温度变送器对一次性反应器进行控制，数据刷新率为1s，完全符合实时刷新的工艺要求，并同时能提供智能设备异常工作报告。我们还将无线设备成功应用于美国奥斯汀德克萨斯大学进行控制应用的测试，与有线变送器和传统PID相比，无线变送器对塔压控制、加热蒸汽流量控制和DeltaV v11 PID增强选项的动态响应和性能是完全一致的。

目前，无线已能够与HART、FF总线、Profibus等协议友好共存于同一个自动化系统中。这几种协议在各自最适用的场合各司其职，各显神通，给工厂带来了最大的效益和价值。一旦无线技术能够正式应用于工厂的控制点，无线在一个大项目中可应用的测点比例可大幅增加，无线技术的市场会大大扩展。目前大项目中可应用无线的测点比例最多可达到40%左右，将来的比例能达到多少或许会远远超过人们的预期。届时，无线在自动化系统中必将会显示更加显著的优势和作用。

黄胡清：毕竟无线技术应用在工业自动化领域还仅仅是近几年的事。客户对无线技术还处在一个观望，了解，探索的阶段。欣喜的是已经有一些客户愿意尝试新事物，而且也已取得了不错的效果。随着成功案例的不断涌现，相信无线技术将被大众所接收。当然这期间作为厂家是有责任和义务持续而有效地进行市场宣传和技术推广，另外也要得到客户的响应。双方共同交流，推进无线技术朝着好的方向发展。