您现在的位置:首页新闻中心行业新闻 > 无线:简单、安全、可靠、成功

字号:   

无线:简单、安全、可靠、成功

浏览次数: 日期:2013年11月29日 18:02

作者:Jim Montague,CONTROL ENGINEERING 新闻编辑 [转载]

工业无线解决方案正大量涌现,好几种标准都在努力为控制和自动化应用找到最有效的解决方法。本文介绍了在工厂底层和现场的用户怎样运用无线技术减少麻烦、获得较好效果的经验。

  每个人都这样做,你也可以。首先,请不要在意目前围绕“无线”概念的各种大肆宣传,诸如可预知未来或其他含糊其词甚至完全胡扯的谬论。并且请完全忘记诸如蜂窝移动电话、笔记本电脑、黑莓技术和其他基于便利性的传统的“无线”应用。
  现在,请试着把无线设备纯粹当作传统硬接线和连接器的替代品。这种无线应用确实存在,而且正在迅速增加。然而如同任何其他控制和自动化项目一样,第一个关键是找到合适的解决方案,对于无线应用尤其如此。无线应用通常要进行彻底的现场调查,以便搞清用户在各种应用中的不同需求和遇到的问题。
  “当你在过程控制应用中处理任何潜在的危险品时,必须确定你能够控制它。许多事情都有可能发生,但是如果导线断了,那么操作就必须停止,”HART通讯基金会的技术规程总监Ed Ladd说。“正在考虑无线应用的许多用户担心的一个问题是:无线通讯在理论上是可以在未经许可的情况下被别人控制或截获。导线就不会遇到这种情况,因为它是物理连接。”
  为了改变人们的某些观念,必须让他们看到正在使用的无线设备和网络。“我们在实验室和实际的工厂中建立了演示系统,向人们展示无线网络是怎样处理温度和压力读数的。当亲眼看到信号强度信息,亲眼看到数据传输进来时,无线传输的概念就会逐渐在人们的观念中变得真实起来了,”Accutech公司的销售和市场副总裁Cliff Lewis说。“大约100年前,当人们建立电的概念时也遇到过同样的麻烦。”


据Elpro介绍,ExxonMobil Chemicals公司在拉丁美洲Baton Rouge的工厂最近有机会每月节省100000美元,如果他们能够找到办法控制由Entergy公司运营的电厂中的一个蒸汽控制阀,电厂距离Baton Rouge工厂有1.5英里之遥。ExxonMobil Chemicals公司的工程师面对的问题是采用硬接线来实现这个控制非常困难,因为这样化工厂现有的基础设施和电缆就必须穿越好几个其他公司的界区范围。ExxonMobil Chemicals公司的Clint Rabalais和Max Hohenberger都这样认为。
  为了采用无线方式来实现这个方案,Exxon-Mobil Chemicals公司的工程师采用了一对Elpro公司的905U-1扩频无线设备。据Elpro公司介绍,这些模块采用非常可靠的、用于加密通讯甚至外部干扰环境的传输协议。另外,由于905U模块带有无线收发器,因此他们可以相互通讯来管理数据流。
  那些工程师还补充道:ExxonMobil Chemicals公司很欣赏这种模式,这样可以允许多个系统在无线范围内操作或是在同一个多站支路上操作而不会带来串线干扰或故障。最后这个解决方案采用了一个简单的、由2个单元组成的网络系统,其中一个单元用作信号输入单元,另一个用作信号输出单元。Elpro公司的模块到目前为止已经安装运行了大约1年,它们的性能、可靠性、灵活性和可升级性很受用户的欢迎,由于现在可以通过该系统控制电厂的蒸汽阀门了,这使ExxonMobil Chemicals工厂可以节省大量的运行费用。

新标准出现了

  为了跟上技术和解决方案的发展脚步以及为用户独特的应用找到最佳解决方案,几个标准组织正在起草新的建议或标准。
  虽然无线标准也会像以前为现场总线制定标准时一样发生许多争执,但是一些观察员相信:以太网和其他创新技术的发展将会解决大多数争论,甚至有可能在争论发生前就已经解决了。这是因为国际电气和电子工程师协会几年前就开始着手编制无线的相关标准了,而且已经起草了大多数无线技术应用的主要原则,例如IEEE 802.11无线局域以太网标准、802.15.1蓝牙标准、802.15.4 ZigBee标准。ZigBee采用直接序列、扩频技术(DSSS),这种技术抑制电气噪声的性能不如FHSS。
  IEEE 802.11委员会和工作组现在正在开发802.11i协议,用来加强无线传输的安全性。它采用256-bit加密技术。他们也正在研究802.11n协议,用于实现快速相移信号的多输入/多输出(MIMO)。
  跟蓝牙技术有关的利益集团(Interest Group)也在准备发布Bluetooth 2协议,它可以把蓝牙的功率从小于100mW提升到1W,从而将其应用范围从30英尺扩大到100米,使蓝牙技术可以在更多应用场合使用。
  虽然其他标准还在不断发展,有消息称 WiFi和 ZigBee将会成为这些未来标准的基础协议。
  “在无线技术发展当中的关键问题是操作多个设备,克服高噪声的环境和可靠的把数据发送到服务器。ZigBee技术在这个方面做得非常好,” Ember 公司的市场副总裁Venkat Bahl说。他还补充说Ember 公司现在正在提高安全水平,加强对基于ZigBee的网状网络解决方案的硬件、软件支持。“现在无线技术使以太网可以达到它以前不可能达到的地方,无线技术可以把大量的数据采集到数据集合点,然后以太网可以从这一数据集合点把数据送往更高的层次。”
  为了进一步帮助制定现场层的无线控制和自动化的实施程序,ISA(仪表、自动化和系统协会)最近在它的标准部门中组建了ISA-SP 100委员会。这个委员会将制定标准、推荐实例和技术报告,委员会计划在2005年中举行首次发布会。
  早先,几个公司为响应美国国防部的指令而组建了无线工业网络联盟(WINA),它可以为用户提供无线应用培训。他们正在起草一个用户导则,并计划于2005年晚些时候发布。无线工业网络联盟(WINA)很有可能同ISA-SP 100协调工作。WINA也希望向用户推荐ZigBee。

无线网络的安全

  Mike Zachan, DPAC Technolo-gies 公司Airborne 产品部副总裁,他认为大多数无线网络的安全问题都可以通过结合运用下列技术进行解决:
  ◆ 加密编码:这项技术在大多数无线设备中已经包含了128 bit 或194 bit的加密编码,并且建立了一个管理密匙的过程,可以用来加密或解密无线网络上运行的数据。这些密匙与内部算法相关联,采用最新的“动态变化“技术,可以防止未经许可的数据获取。
  ◆ 数据鉴别。就像采用密码口令来鉴别用户一样,数据鉴别可以判别一个无线数据接入点的真伪。这项技术通过提交和接收关键字和其他预先编制的只有主机和客户设备知道的信息来实现。这类方法包括WiFi 接入保护(WPA) 和Cisco 公司的轻量可扩展鉴定协议(LEAP)。

  同样地,HCF报告说他们新近发布的无线HART标准将会确保在无线环境中与HART设备实现无缝的、可互操作的连接。基金会的无线HART工作组计划于2005年晚些时候或2006年初提出快速追踪草案的规范。这个工作组将会和诸如ISA-SP 100等其他工业无线组织协作,使不同标准机构可以长期的向同一个方向努力。
  “这个工作组的任务是定义一个规范,用无线调制解调器的物理层来替代现有的HART频移键控调制解调器(FSK)的物理层。工作组正在评估当前所有的工业无线协议技术(Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee等)。HART的关键是在普通耗电水平的二线制HART设备上平衡可靠性、应用范围和速度之间的关系。“Ladd补充说。
  另外,IEEE P1451.5传感器和变送器标准的研发者正在找寻一种途径,试图用发展中的无线技术来整合变送器电子数据表格技术(TEDS)。
  ProSoft Technology称他们已经开始给无线设备增加OPC标记,并且为无线设备配置了OPC服务器。这些标记和服务器可以显示无线网络的信号强度,当信号强度低于设定值时,可以通过现有的HMI软件产生一个提示。按照ProSoft 公司全球无线技术销售部的Kevin Zamzow的说法,“如果你有一个链接指示和信号强度指示,那么你就可以知道数据通道在正常工作。我们只是利用OPC使它们在HMI上可视化。”
  最后,无线网络很可能会向两个层面发展。一方面带有ZigBee芯片和小型长寿命电池的传感器向空中辐射信号,然后第二个网络根据需要接力传送这些信号。Elpro的总裁Graham Moss这样认为,第二个网络将会克服ZigBee的50~100英尺的工业应用距离限制。“Elpro处于第二个层面,不过我们看到一些在第一层面处于领导地位的公司(例如Emerson Process Management、Foxboro和 E+H公司)正在向他们的传感器和现场设备中内嵌ZigBee芯片,”Moss说,“这意味着ZigBee 已经证明了自己的优越性。”

所属类别: 行业新闻

该资讯的关键词为: