霍尼韋爾工業(yè)無線系統(tǒng)與DCS控制系統(tǒng)實現(xiàn)集成

時間:2013-05-22

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:霍尼韋爾工業(yè)無線技術(shù)已經(jīng)給工業(yè)用戶帶來了很多種有價值的應(yīng)用,成為用戶有線控制系統(tǒng)的有益補(bǔ)充和擴(kuò)展。伴隨著霍尼韋爾在過程控制領(lǐng)域的發(fā)展,工業(yè)無線技術(shù)與DCS系統(tǒng)的內(nèi)嵌式集成為用戶提供了更大的系統(tǒng)優(yōu)勢和綜合價值。

霍尼韋爾的OneWireless工業(yè)無線控制網(wǎng)絡(luò)可以通過無縫的方式把DCS過程控制網(wǎng)絡(luò)延伸到現(xiàn)場,實現(xiàn)一個統(tǒng)一的無線架構(gòu),同時支持多種無線應(yīng)用。即可以構(gòu)建慢速的、通訊時間滯后不嚴(yán)格的、單純的無線儀表網(wǎng)絡(luò);也可以構(gòu)建強(qiáng)大的無線主干網(wǎng)絡(luò),如無線主干網(wǎng)絡(luò)的帶寬可達(dá)54Mbps或30OMbps,支持快速的過程數(shù)據(jù)采集,如15,小于250ms的通訊時間滯后,大規(guī)模的應(yīng)用,如數(shù)以千計的無線儀表,支持多種應(yīng)用,遠(yuǎn)距離的無線覆蓋等。 
其特點(diǎn)包括支持以下應(yīng)用: 
1、無線變送器(電池供電)的使用更加經(jīng)濟(jì)、更加便捷,可以用來采集到更多的過程數(shù)據(jù),進(jìn)而改善工廠系統(tǒng)控制性能,并且以更低的成本來滿足各種規(guī)定的要求。 
2、無線可燃?xì)怏w監(jiān)測和人員定位,確保工作人員的安全。 
3、無線移動操作站,支持無線移動作業(yè),現(xiàn)場工作人員可以通過無線架構(gòu)無線遠(yuǎn)程訪問DCS過程數(shù)據(jù)及工廠的其它相關(guān)信息。
4、無線巡檢,支持工廠運(yùn)行最佳操作,實現(xiàn)巡檢的電子化、智能化,實現(xiàn)工廠可靠、高效運(yùn)行。 
5、無線振動監(jiān)測,提供設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù),支持預(yù)防性維護(hù)。 
6、無線腐蝕監(jiān)測,實時監(jiān)測管道和儲罐的腐蝕程度,避免泄露發(fā)生。 
7、無線視頻監(jiān)控可以確保工廠安全,更為經(jīng)濟(jì)。 
支持遠(yuǎn)程就地控制系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)的無線互連。 
歐洲某用戶在新建項目中,采用了先進(jìn)的系統(tǒng)設(shè)計理念,最終選擇了霍尼韋爾公司一體化的過程控制系統(tǒng)ExperionDCS和OneWireless工業(yè)無線架構(gòu),此外還包括SafetyManager、UniSimSilnlllator/PHD/UnifonllanceProcessStudio/ProfitSuiteAPC/MES/OperationsManagementsuite、CCTV等?;裟犴f爾OneWireless架構(gòu)能夠覆蓋整個廠區(qū),包括無線變送器、移動操作和無線巡檢、Wi-Fi(IEEE802.11a/b/g)設(shè)備、自組織的無線主干網(wǎng)絡(luò)。 
為了給用戶帶了最大的價值,實現(xiàn)最佳工程操作實踐,霍尼韋爾在DCS控制系統(tǒng)中創(chuàng)建“WirelessDMZ”區(qū)域,連接到DCS控制系統(tǒng)的L3層的路由器上。WirelessDMZ的安全設(shè)置同Level3.5層的其它DMZ區(qū)域。 
WirelessDMZ區(qū)域從控制室擴(kuò)展到現(xiàn)場就地控制室FAR和現(xiàn)場,連接到現(xiàn)場的Multinode或WDM上,可以借助于主控制室和各就地控制室的光纖通訊網(wǎng)絡(luò)。WirelessDMZ區(qū)域支持就地的移動操作設(shè)備、無線巡檢設(shè)備和其它Wi-Fi(IEEE802.11a/b/g)設(shè)備訪問DCS系統(tǒng);支持分布在各個就地控制室現(xiàn)場的多功能節(jié)點(diǎn)Multinode相互無線通訊和同WDM的數(shù)據(jù)通訊。 
現(xiàn)場移動操作終端、無線巡檢手持設(shè)備、可燃?xì)怏w探測設(shè)備等,通過無線主干網(wǎng)絡(luò)和控制室的L3層路由器訪問過程控制系統(tǒng)的上位應(yīng)用,如移動工作站系統(tǒng)的上位服務(wù)器、無線巡檢的服務(wù)器、可燃?xì)怏w監(jiān)測和即時定位的上位服務(wù)器等,實現(xiàn)一個無線架構(gòu)支持多種無線應(yīng)用;而對于無線變送器采集的溫度、壓力、開關(guān)量、模擬量、閥位、HART數(shù)據(jù)、腐蝕、液位等過程數(shù)據(jù)通過WDM及防火墻進(jìn)入控制系統(tǒng)L2層交換機(jī),直接集成到DCS控制網(wǎng)絡(luò)的L2層,支持實時監(jiān)視和控制。 
無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不僅僅包括了無線過程儀表,而且包括了與DCS系統(tǒng)內(nèi)嵌式集成的管理平臺,為了實現(xiàn)無線系統(tǒng)的更大價值,還為用戶提供了多種無線應(yīng)用。 
多功能節(jié)點(diǎn)Multionode 
多功能節(jié)點(diǎn)有3根天線,支持下面3個無線應(yīng)用: 
(1)無線主干網(wǎng)絡(luò)(IEEE802.11a/b/g),實現(xiàn)多功能節(jié)點(diǎn)相互無線通訊,構(gòu)建自組織、自愈合的無線主干網(wǎng)絡(luò),這樣的冗余無線通訊,可以擴(kuò)展無線主干網(wǎng)絡(luò),以覆蓋整個煉廠。 
(2)Wi-Fi移動終端設(shè)備(IEEE802.11a/b/g-2.4GHz):支持如移動操作、無線巡檢、移動電腦等。 
(3)無線變送器(ISA100lla-2.4GHz):支持無線變送器采集過程數(shù)據(jù),并集成到DCS系統(tǒng)中,如C300控制器、Experion服務(wù)器、FDM資產(chǎn)設(shè)備管理平臺等。 
沒有有線連接到WirelessDMZ的多功能節(jié)點(diǎn),可直接安裝到現(xiàn)場,與其它有線接入WirelessDMZ區(qū)域的多功能節(jié)點(diǎn)相互無線通訊,構(gòu)建無線主干網(wǎng)絡(luò)。多功能節(jié)點(diǎn)必須加入到無線主干網(wǎng)絡(luò)中,要么通過相互無線通訊,要么通過有線連接。而且有線接入能夠更好地改善數(shù)據(jù)集成的速度和通訊帶寬。 
無線管理平臺WDM 
無線管理平臺WDM是集成無線管理軟件工具的服務(wù)器,內(nèi)嵌防火墻,隔離WirelessDMZ區(qū)域和DCSL2層控制網(wǎng)絡(luò),避免有線控制網(wǎng)絡(luò)對無線網(wǎng)絡(luò)的影響,同時也可以避免無線網(wǎng)絡(luò)中的Wi-Fi移動操作終端設(shè)備訪問L2層控制網(wǎng)絡(luò)。Wi-Fi移動操作終端設(shè)備通過L3層路由器進(jìn)入控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。WDM支持無線網(wǎng)絡(luò)的過程數(shù)據(jù)直接集成到DCS控制系統(tǒng)的控制器(C300)中,通過CDA內(nèi)嵌式通訊或標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議,如ModbusTCP、ModbusRTU、OPCA&E和HART等。 
無線變送器XYR6000系列 
霍尼韋爾最新一代的無線變送器,由電池供電: 
壓力:AP/GP/DP; 
模擬量輸入(可以直接接入電壓/電流信號); 
開關(guān)量輸入(可直接接入3點(diǎn)開關(guān)信號); 
腐蝕; 
溫度; 
其它還有:手動閥閥位反饋、振動、雷達(dá)液位、轉(zhuǎn)接模塊。 
XYR6000無線變送器符合ISA100.11a工業(yè)無線標(biāo)準(zhǔn),同儀表廠家無線儀表的互操作。 
現(xiàn)場移動操作MobileStation 
移動操作終端設(shè)備可以在現(xiàn)場通過無線主干網(wǎng)絡(luò)和WirelessDMZ區(qū)域訪問DCS控制系統(tǒng),操作人員可以在現(xiàn)場巡查并同時訪問DCS過程畫面。移動操作對于提供運(yùn)行維護(hù)工作的效率,以及在裝置開機(jī)前的回路調(diào)試和靜態(tài)/動態(tài)連調(diào)都非常有用。 
無線巡檢FieldAdvisor 
無線巡檢包括一整套軟硬件設(shè)備,支持通過無線架構(gòu),指導(dǎo)最佳巡檢流程(RFID標(biāo)簽或條形碼標(biāo)簽)、無紙化采集現(xiàn)場就地指示表數(shù)據(jù)、現(xiàn)場操作指導(dǎo)和故障診斷、同控制系統(tǒng)和優(yōu)化軟件平臺的實時數(shù)據(jù)集成、巡檢數(shù)據(jù)分析和報表生成。 
電源需要 
無線架構(gòu)延伸了DCS控制網(wǎng)絡(luò),并成為其中的一個組成部分。這些無線主干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,如Multinode、WDM、WirelessDMZswitch都需要UPS系統(tǒng)供電。 
該系統(tǒng)的設(shè)計原則與整個系統(tǒng)的最終架構(gòu)和帶給用戶的價值緊密相關(guān),無論是無線過程儀表的選擇,還是與DCS系統(tǒng)集成的方式,以及無線主干網(wǎng)絡(luò)和多種應(yīng)用的選擇都是該項目的優(yōu)勢和特點(diǎn)。 
無線儀表的選擇 
選擇用于監(jiān)測、開環(huán)控制的I/O點(diǎn)采用無線儀表來采集;而對于關(guān)鍵控制回路的I/O數(shù)據(jù)、安全停車系統(tǒng)的I/O數(shù)據(jù)仍然采用硬接線的方式。 
數(shù)據(jù)采集速度 
XYR-6000無線變送器支持的數(shù)據(jù)采集速度可以組態(tài)為1,5,10,或30秒。數(shù)據(jù)采集速度越快,電池壽命越短,如1秒刷新時常溫下電池壽命4.5年,常溫下5秒刷新時為10年。一般工程溫度條件下,1秒刷新時可以確保3~4年的使用壽命。該項目用于監(jiān)測的I/O點(diǎn)所采用的無線變送器設(shè)定5秒的刷新速度。 
同DCS的數(shù)據(jù)集成 
這個項目的系統(tǒng)是基于最新版本的OneWirelessTM(R210)和ExperionTMPKS(R400)。 
ExPerionC300控制器通過各就地控制室的WDM獲取現(xiàn)場無線儀表的過程數(shù)據(jù)。
C300和WDM的通訊協(xié)議為ModbusTCP,在C300中把WDM組態(tài)為Modbusslave即可;或組態(tài)成C3OO和WDM的CDA內(nèi)嵌式通訊,比Modbusmaster/slave應(yīng)用環(huán)境更簡潔、高效。ExPerionPKS控制模塊可以集成無線儀表的過程數(shù)據(jù)和報警信息,以及實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)存儲。 
無線主干網(wǎng)絡(luò) 
多功能節(jié)點(diǎn)Multinode可以通過有線或無線方式相互構(gòu)建主干網(wǎng)絡(luò)。 
Wi-Fi無線覆蓋 
多功能節(jié)點(diǎn)同時支持Wi-Fi覆蓋,實現(xiàn)一個無線主干網(wǎng)絡(luò),同時支持無線變送器和Wi-Fi無線設(shè)備,這得益于多功能節(jié)點(diǎn)的多功能設(shè)計。選擇如下區(qū)域,開啟多功能節(jié)點(diǎn)的Wi-Fi功能,支持現(xiàn)場移動操作和無線巡檢。 
區(qū)域劃分 
每個就地控制室所控制區(qū)域的無線儀表都被該區(qū)域的多功能節(jié)點(diǎn)相互無線通訊所覆蓋。多功能節(jié)點(diǎn)盡可能有線接入WirelessDMZ網(wǎng)絡(luò)。每個就地控制室配置足夠數(shù)量的WDM,來管理該區(qū)域的無線變送器。 
總體布置以及各區(qū)域測點(diǎn)的數(shù)量 
在總圖上,標(biāo)注各區(qū)域的無線測點(diǎn)的數(shù)量,根據(jù)測點(diǎn)的集中程度,決定配置多功能節(jié)點(diǎn)Multinode和WDM的數(shù)量。原則是1臺多功能節(jié)點(diǎn)可以帶18臺無線變送器(1秒刷新時)或60臺(5秒刷新時)。 
總結(jié) 
霍尼韋爾工業(yè)無線技術(shù)已經(jīng)給工業(yè)用戶帶來了很多種有價值的應(yīng)用,成為用戶有線控制系統(tǒng)的有益補(bǔ)充和擴(kuò)展。伴隨著霍尼韋爾在過程控制領(lǐng)域的發(fā)展,工業(yè)無線技術(shù)與DCS系統(tǒng)的內(nèi)嵌式集成為用戶提供了更大的系統(tǒng)優(yōu)勢和綜合價值。工業(yè)無線技術(shù)作為DCS控制系統(tǒng)的一部分,不僅僅將無線儀表系統(tǒng)以無縫的方式集成到上位系統(tǒng)中,而且提供了多種無線應(yīng)用,為工廠的優(yōu)化運(yùn)行,最佳操作實踐和人員安全等領(lǐng)域帶來了更大的價值。 
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