在工业环境条件下使用无线网络,最大优点是可以节省安装费用。无需导线、导管或铠装电缆,无需与之相关的I/O 和工程费用:这一切真是奇迹!过程测量开支一下子可以节省10 倍。
对于越来越多的先进过程制造商而言,采用无线网络的动力并不仅仅在于节省成本,更重要的是它的方便易用。为什么与传统有线系统相比,无线方案的安装和使用更方便成本更低呢?答案显而易见,因为没有了接线。
自组织网状网络,例如基于WirelessHART 标准的网络,不同于视线距离或“点到点”的有线技术,它不要求深入的现场调研或使用专门设备。
现在,凭借新一代的设计和管理软件,您的第一个无线技术项目在运行伊始便可以达到既定的最佳工作性能。
设定项目范围
对于您的第一个 WirelessHART 自组织无线网络,最好划定一个合理的设备范围或单个过程单元,例如储油库或蒸馏机组。这样做有下列好处:
· 几乎所有无线设备都处于相对有限的区域内,这样可以保证每一台无线设备有一个合理的信号范围。
· 同一区域存在多台设备时,可以有多条通讯路径,无消息障碍或干扰之虞。
· 如果数据源均采用相同的组织结构,即在大部分工厂中组织结构基于过程单元,则可以使数据很方便地接入信息系统。
如果设计的过程单元较为复杂,例如封闭型多层厂房结构www.cechina.cn,最好每一层均安装无线网络。对于用钢筋混凝土分隔的过程单元,可以按过程单元来处理每一个钢筋混凝土封闭体。
绘制场地平面图,验证设计方案
无线设备在自组织网络中作路由器之用,要求各台设备安装时相互邻近,以支持可靠的通讯路径。
在设计第一个无线网络时,首先要获得或绘制一个需要安装网络的过程单元或区域比例图。(对于室外设施,可利用谷歌地图http://earth.googel.com 上的图片。)在这个规划区域内,应标出可以满足当前和将来应用需求的测量点。
比例图制作完成后,有 2 种方式来进行设备的布局。一种是手工布局,网络通讯的预期可靠性可参照第5 页“手工网络设计的经验方法”来加以衡量。另一种是借助艾默生新型的AMS 无线SNAP-ON 软件对网络的设计进行自动测试,方便快捷(参阅“新型工具使无线网络设计更加方便快捷”),提高日后网络的运行性能。
一旦确定设备位置并绘制图纸后,应选择提供电源的无线网关安装位置。这个位置应便于以有线或无线方式连接主控系统或信息系统,直接无线连接(不“跳跃”)网络中25%无线设备,这是一种比较理想的做法。
最小的网络也应至少包括2 台设备与网关进行直接通讯。
对于较大的网络,经验方法认为,网络中每8台设备中应有1 台直接连接设备。
网关第一,设备第二
在安装第一个自组织网络时控制工程网版权所有,必须遵循两个基本原则:首先安装网关并通电,然后将无线设备安装在网关附近。
为了提高信号质量,应将网关安装在室外(至少应为Ⅰ级2 区),至少高出建筑构件顶部3 英尺(1 m),例如安装在控制室屋顶上。
如果无法进行室外安装,则应使用长度不大于20英尺(6 m)的电缆将网关连接至远程全向天线。
安装网关后,从离网关最近的现场设备开始安装,大部分WirelessHART 设备,包括艾默生的智能无线仪表,除了在回路接线方面外,其过程接口以及安装方法和系统均与目前有线仪表完全一致。
第一台设备工作后CONTROL ENGINEERING China版权所有,可以确信其它设备也拥有可靠的通讯路径www.cechina.cn,这是网络拓展的坚实基础。可以使用中继器来临时提高网络的使用性能,直至所有设备安装完毕,或者直至网络完全覆盖整个过程单元。
强化和拓展
确认每一台设备均连接至网络并可靠通讯后,应验证是否存在任何“窄点”,即若干无线设备的信息在传送至网关前,必须全部通过其路径中任何点上的一台设备或中继器。
增加中继器或测量设备可以克服这个问题。艾默生新型的AMS 无线SNAP-ON 软件(参阅第7 页)以图形方法显示网络通讯模式,可以大大简化这项工作。此外,网络组成和运行后www.cechina.cn,AMS SNAP-ON 可以用图形方法显示网络通讯和诊断数据,便于用户提高网络操作性能。
一般情况下,如果自组织网络中的无线设备符合下列条件,则证明网络具有良好的连接效果:
· 每一台设备发送的消息至少99%到达指定网关。
· 两个节点之间的消息传送至少70%获得成功。
· 设备电池到达设计使用寿命。
· 网关诊断中的无线电信号强度符合要求。有时候这种检查会产生误导(如果路径无误,则信号较弱时也可以正确传送),但出现问题时可予以识别。
希望在第一个 WirelessHART 自组织无线网络上增加设备时,请记住:一般情况下,网络越大,性能越好。事实上,网络中无线节点越多,网络越容易拓展。