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无线技术结合最佳实践可降低项目成本

作者:艾默生过程管理2008.11.28阅读 3534

  无线技术的优势是显而易见的—— 不用接线。尽管如此,在过程工厂和车间里安装的测量设备只有不到1%属于无线设备。所幸的是,随着技术的改进尤其是最近自组网络的发展CONTROL ENGINEERING China版权所有,采用无线技术所遭遇的真实可见的障碍正在被克服。
  其它障碍与技术本身无关,而是源于缺乏对于安全、标准和合理应用的共识,这也就是我们为什么要讨论“最佳实践”。 现在用户可以增加以前无法以经济的形式实现的测量,从而提高工厂的安全性、可靠性和有效性www.cechina.cn,同时符合环保要求。

无线技术结合最佳实践可降低项目成本如图

  为什么采用无线测量
  为什么要采用无线测量呢?无线方案让使用者以更为经济的方式获得额外的测量数据www.cechina.cn,而以前要想获得这些测量数据的成本是无法承受的。无线技术目前的应用包括:
  ■ 环保:实时报告泄压时阀门的开关状况,减少污染排放,避免由此而引起的罚款。
  ■ 人员安全;一旦激活紧急停车按钮、压力和温度开关以及其它报警装置,中央控制室的操作人员即会收到信号。
  ■ 健康:在监测台即可监控水温和水压,尽可能减少工作人员往返现场记录数据的次数。
  ■ 过程优化:对额外的过程温度、压力、流速进行监测和趋势分析,实现在线或离线的过程优化。
  ■ 设备可靠性:监测泵、电

机的振动和温度以及过滤器堵塞和热点情况。
  ■ 过程利用率:将手动旁路阀门的开/关状态信息发送给中央控制室的操作人员。
  ■ 临时测量:对锅炉、压缩机以及其它性能要求较高的核心设备的操作进行测试、确认和优化。
  ■ 移动测量:测量和记录流速、压力、温度和液位,并将数据传递给测试台和流量校验器。
  无线技术类似总线技术,例如Foundation Fieldbus(FF)总线技术。它可以降低安装成本,可方便地访问多过程及各台设备的诊断变量。当控制系统比较陈旧或者满负荷工作时CONTROL ENGINEERING China版权所有,整合Ff技术会比较难。因此无线技术通常用于新建项目或是工厂的重大扩建项目。
  采用无线技术,即便现存的结构已经接满有线设备,您也可以方便地在任何旧装置中添加设备。新的无线设备可以与现有装置无缝整合,可自由访问多种变量和设备诊断信息。
  与传统点到点的有线技术相比,无线技术和FF技术可节省包括材料-电缆、接线盒、线槽、桥架、安全栅以及DCS I/O卡、机架和电源,以及工程、采购和安装人工等成本。
  传统点对点的有线方案的总安装成本大约是变送器成本的2到10倍。如果单个设备可提供多种过程变量或诊断信息—例如,有八个输入点的温度变送器,那么成本将显著减少。无线方案或F系统还具有减少空间,增强灵活性和易于扩展等优势。

  自组网络
  无线设备用于将一些被称为“自动化孤岛”的远程测量点连接到中央控制系统已有数十载的历史了。在某些应用领域,如水处理和废水处理、油气生产等工业,大多数的测量点都分布在这些“孤岛”上。与传统的PLC或DCS系统相比,监控和数据获取系统(以下简称SCADA)在连接这些孤立点方面更有优势。
  当无线设备还将继续用于这类广泛分布的领域时一种适用于典型过程工厂的自组网络诞应运而生了。每台变送器拥有一个智能无线发送器,该发送器是一种目视距离的技术,它比红外线更灵活,可以穿墙、越栏,也可在小的管道和泵周围传递信息。只要设备与网关之间没有实心的大体积容器,或特别厚的墙体阻隔并且距离在150米之内,通讯是不会有问题的。在网状拓朴结构中,如果一台设备无法通过它需要的网关与另一台设备通讯,数据包则可以在许多必要设备之间进行跳跃,直到返回网关为止。
  网状结构是工厂环境的理想之选,因为它允许设备安装在凹区或其它实心的金属阻挡物体周围,而无需购买昂贵的天线和放大器。一旦整个无线网络达到足够的密度,用户完全可以相信任何一台新添加的设备至少能和两台设备进行通信,所以任何一台设备通讯失败都不会影响整个网络的通讯。在自组网络中,设备可自动组成多条回路连接到网关,并且在增加新设备或出现阻碍物时,它可以动态重组网络,从而确保了通过较少的设备调节就可以实现数据的高度可靠性,同时避免了现场勘察成本。
  无线方案的自组网络设备采用内部供电,变送器+电池符合1级1区防爆标准,这是因为这些设备是专为过程无线应用而设计的,而不是变送器与无线电的简单组合。
  常规的设备需要高达20mA的连续电流才能驱动模拟输出运行,而无线压力传感器只需1mA,温度传感器的耗电量更低。此外,这些设备均以开机时间最小化为标准而设计CONTROL ENGINEERING China版权所有, 实际上启动一台设备进行数据读取每分钟只需1秒。因此,在典型的应用中,电池使用寿命可达5-7年。电池可由用户在现场直接更换,无需进行防爆场所认证或通过高温作业许可。

  最佳实践-安全、标准、应用
  在用户对无线技术作出特定评价之前,他们会考虑以下因素:
  ■ 安全:该方案能否确保数据有效可用,且数据的访问权仅授权用户所有?
  ■ 标准:该方案是否符合开放协议?能否实现多方设备的无缝整合?它是否限制用户

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