在2007年之前无线过程仪表已经存在了相当长的一段时间,不过大多数都是点对点设备或者是小型网络,但是从2007年开始,更为复杂的系统开始进入市场,大型网络的概念也变得越来越可行。正在建立的新标准提供了互操作性能,越来越多的供应商也开始进入这个市场。
那么,如今的应用情况到底如何呢?过程制造领域的无线仪表应用确实已经启动了,但是还有其他的一些事情对于行业的推动力要比仪表更大。之前人们对于无线技术在过程环境中的应用有很多想法,但是现在却越来越实际了。除了仪表功能之外,无线技术还可以用来协调操作人员、播放视频、确定员工位置、远程监控等等。
“在过去的三年当中,我们已经看到了企业对于采用无线报告、可视化以及分析工具的浓厚兴趣,”英维思运营管理公司先进产品营销总监Maryanne Steidinger说道:“平台可以从MES或者DCS历史数据库中抓取数据,然后以互动的形式展现在移动设备上面。在三四年前,你还看不到这些应用,但是现在此类设备的成本已经大幅降低,人们对于智能设备的信心也更强了。”
CONTROL ENGINEERING曾在2007年刊登的一篇文章中报道过三家自动化公司如何帮助用户实现无线过程工厂。2012年CE再次走访了这三家企业,看看无线仪表领域有了哪些新的变化。
规模变大
在2007年的时候,艾默生的智能无线平台应用已经开始增长了,当时主要都是在仪表方面。现在,仪表仍然是一个主要应用,但是这家公司已经开始向大规模系统扩展。“我们做的大部分工作都是围绕仪表进行的,”艾默生过程管理公司无线副总裁Bob Karschnia说道:“原因是,你总归是要涉及到过程控制工程网版权所有,最终都会用到仪表。绝大多数人在开始的时候都认为‘我只是碰到了一个小问题,我正在努力解决’。通常可能只有20台仪表,他们试图测量一些今天没有涉及的变量。他们就从细节做起,逐渐扩大规模。而另外一些人开始的时候眼光更高,‘我们要将无线技术部署到整个工厂当中’,然后再落到实处。”
作为艾默生智能无线项目的开始www.cechina.cn,无线仪表设备最早发布于2006年。后来艾默生转向了无线HART。从概念上来说,无线HART与艾默生最早使用的方法很相像,但是艾默生希望进一步推动这个平台。尽管艾默生做出了一些改变,但是这个决定从长远看还是正确的。“在标准面世之前,我们的第一代产品已经运行了大约一年半的时间,”Karschnia说:“无线HART项目启动于2008年,在此之前,我们已经安装一些设备,但是这些客户当中有很多都并没有选择更换设备,因为他们安装的设备工作正常。在他们需要扩展的时候,他们使用无线HART仪表。”
尽管艾默生从仪表起步,可是它并没有止步不前。在2007年,公司就已经同思科这样的无线架构提供商建立合作伙伴关系。Karschnia总结道:“无线HART是我们无线技术产品的一个子集,我们将其用于仪表领域,但是我们在骨干网、通讯、视频照相机、资产跟踪和其他一些应用中使用802.11和Wi-Fi。我们将这些汇集到一起,就构成了智能无线。”
随着标准不断扩展
从一开始,霍尼韦尔就将无线视为不仅仅应用于仪表的一种技术。因此,公司在2007年将所有的无线元素都集成到一个更大的Wi-Fi架构当中,当然这个架构中的一些元素在过去的几年中也有了大幅的增长。霍尼韦尔很早(甚至是标准在制定的过程中)就开始遵循ISA100。霍尼韦尔的第一代仪表设备采用了OneWireless无线网络解决方案,早期的用户可以进行升级,或者也可以继续运营。霍尼韦尔现在正面向无线网络架构开发自己的无线仪表设备。
“现实的情况是,无线绝不仅仅是仪表和测量,”霍尼韦尔公司全球无线营销总监Ray Rogowski说:“你需要它,但是无线涵盖在基础架构上能够运行的所有应用:包括提升工厂绩效、工人效率以及移动人员解决方案等等。如果你看一下外面的路,想象一下维修人员正在现在检查图纸,他们可以定位设备并且自动识别出来。无线网络能够实现很多其他方式无法实现的功能。我们的目标是,让消费者可以有很多的实际决策应用。他们可以更好、更高效、更安全地运行工厂。”
霍尼韦尔无线技术全球市场开发负责人Diederik Mols认为,现在确实只是一个开端,新的应用还只是局限在想象之中CONTROL ENGINEERING China版权所有,企业需要使用这项技术捕捉员工的位置信息,因此它的重要性也与日俱增。“连接到无线现场顾问系统,能够让新的操作员工作更加高效,”他预测道:“这是一个专家系统,包含有来自所有操作员和工程师的专业知识,能够告诉新的员工如何完成自己的工作。如果你在现场看到了一个阀门出现泄漏,你可以点击设备,了解阀门中的介质情况,并从系统中获取建议,知道什么可以做,什么不能做,这样才能避免危险事故的发生。它还会向控制室发送警报,告诉相关人员某一个阀门出现了泄漏,这可以帮助减少日益复杂的环境中的过程安全事故。”
Mols还补充说,这些系统都已经完成了部署,工厂的停机时间和安全事故的数量都已经大大减少了。
各自努力
尽管Apprion与英维思两家公司在2007年结成了伙伴关系,但是最终还是分道扬镳。
Apprion继续其大规模无线架构的策略,可以支持工厂环境中的任何需要。“我们的故事没有变化,公司仍然做着同样的事情,只是规模已经更大了,” Apprion公司营销副总裁Sarah Prinster说道:“我们在五年以前有几个项目,而现在项目多得数不清了。我们不断地开辟新的项目,如果你有一个简单的系统,那么做起来就很容易。一旦基础架构搭建完成,你就可以加入照相机、更多的传感器或者RFID标签,你可以很轻松地插拔这些设备。”
Apprion还将管理无线网络作为一项服务,但是Prinster回忆说,客户并不是一开始就接受的。“五年以前,我们已经有了这个管理服务模型,但是客户希望自己管理网络,”她说:“现在因为专家力量不足、工厂中需要减少人员的因素,我们的服务很受欢迎,客户更加乐于全权让我们进行管理。”
英维思也在继续其无线项目,但是公司把更多的精力放在开发软件应用而不是部署硬件上面。到目前为止,英维思并没有制造任何无线仪表,也没有在管道上有任何的安装设备。“降低连接成本,驱动着今天的仪表行业,”英维思运营管理新兴业务高级咨询顾问Hesh Kagan说:“但这只是围绕无线技术的一部分。操作人员的活动以及其他与从商业角度收集信息相关的事情,才是在现今让人激动人心的。”
无线仪表的应用
尽管无线技术的其他方面正在吸引着用户,仪表仍然是本文关注的一个重要元素。那么一个挂在嘴边的问题可能就是:无线技术在仪表领域的应用如何呢?
根据验证的情况,答案是肯定的,“如果你使用适当的话”。在大多数应用当中,用户甚至是设计仪表的人员都会发现工作要比他们想的更容易。HART通讯基金会首席工程师Wally Pratt提到:“根据我从现场拿到的验证信息,无线HART网络设备要比想象中应用地更加理想。你只管把它放在那儿,它就可以搞定一切。坦白地说,这非常棒!”
Pratt进一步解释道:“射频空间,尤其是那些未经授权的ISM网段,都是非常嘈杂的。你可能喜欢Wi-Fi、蓝牙或者其他什么技术,所以工厂中也许存在各种不同的信号。我们关心的是环境会受到噪音污染,这样我们就需要多次返工,从而降低了可靠性。”
Karschnia声称艾默生希望客户有更加充裕的时间建立无线网络。“我们的启动工具集包括一个称为智能启动(Smart Start)的功能,我们可以派服务工程师帮助客户启动,尤其是在第一次的时候,”他说:“我们发现,大约有四分之三的情况是,当我们的工程师赶到现场的时候,客户已经自己开始了。”
此外,还是需要验证使用是否合适。无线设备拥有不同的运行属性,它们可能是一些弱点,尤其是使用这些设备控制流程的时候。在工程师设计无线网络的时候,需要牢记这些。即便不能彻底清除这些弱点,也应该加以改善。
覆盖标准?
在2007年的时候,HART和ISA都在开发标准。现在这些标准都已经完成并投入使用了。无线HART专为仪表设计,而ISA100的范围更宽,仪表只是其中的一部分。
这两项标准都可以支持升级www.cechina.cn,降低能耗,在现有环境下安全运行,并且在必须要有各种无线设备和网络共存的环境下保持稳定。
无线HART的设计简单而且直接。在运行的时候,用户会发现它的工作方式同有线协议是一样的。如果你已经使用并且喜欢有线设备HART,你也会喜欢它的无线版本。可以说,HART并没有计划将标准扩展到更宽泛的无线网络当中。“我不认为HART基金会需要针对Wi-Fi或者其他高层网络开发任何高层的协议。”HART通讯基金会执行总监Ron Helson说道。
与此同时,这家机构也将通过互联网发送HART信息的功能标准化,称为HART IP。“它的作用是要进入这个领域,或者是确定将要进入这个领域,”Helson说:“我们最初的目标是为无线HART网关连接创建基于互联网的接口,可以连接高层次应用,并且通过远程I/O与DCS和其他系统连接。”
另外一方面,ISA确认其正在努力创建一个更加宽泛的标准,帮助实现整个工厂的集成。ISA100.11a就是这项计划的重要组成部分,但是它也仅仅是一部分。ISA100标准研究院理事长Andre Ristaino解释道:“无线通讯不能降级仅仅为像压力、温度这类的工业现场设备服务。对于用户而言,他们对于无线有更多的需求,希望在工厂当中使用各种无线技术。用户在移动设备、视频、资产追踪等方面都会使用无线www.cechina.cn,他们还希望有一种统一的观感和方法,可以管理和运行这些无线网络。用户、专家和供应商都已经意识到了这一点,这就是为什么创建ISA100标准族的原因。ISA100现在正在开发多种标准,包括骨干网(WG15)、通用网络管理(WG20)、电源管理(WG18)、融合(WG12)和资产及人员跟踪和识别(WG21)。”
现在,无论是哪家标准组织的注册无线设备都并不是太多。无线过程仪表的供应商用一只手都可以数的出来。这些机构对于开发和认证过程的产品和技术都守口如瓶,但是都表示无线设备的数量将会快速增长。一些仪表供应商现在正在寻求不同的战略,但是很多新产品还在开发当中。
融合之路
即便在过去五年当中不断发展,我们还是很难看清楚不同公司之间策略的差别。很显然,无线不仅仅是仪表这么简单,所有的参与方都在寻找发展技术的捷径。