隨著可靠的無線現(xiàn)場通訊系統(tǒng)的出現(xiàn)，很大程度上排除了以往從過程設備和周邊區(qū)域采集信息時所面臨的技術和經(jīng)費方面的障礙。即使是傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，單機儀表的信息傳送技術現(xiàn)在也已進入實用階段。
無線設備可以采集以往難以企及或幾乎不可能訪問的信息，并將其傳送至設備控制系統(tǒng)。這樣，設備工作性能和過程狀態(tài)數(shù)據(jù)被連續(xù)、實時地傳送至規(guī)定的系統(tǒng)。如此則可以：
• 改進設備維修工作
• 提高設備可靠性
• 改善過程控制
• 增強安全性
• 更加符合環(huán)保要求
• 安裝成本遠遠低于硬導線連接系統(tǒng)
這些無線系統(tǒng)的最大優(yōu)點在于其共存性，即可以與其它無線系統(tǒng)共同工作于典型設備環(huán)境之中。例如，現(xiàn)行的IEEE 802.11 Wi-Fi寬帶無線以太網(wǎng)和TCP/IP標準早已被應用于工業(yè)企業(yè)成千上萬臺設備中。
使用工業(yè)級Wi-Fi結構以后，可以尋求新的解決方案并且適應新的操作方法。現(xiàn)場操作人員可以方便快捷地通過便攜式電腦觀察報警并做出響應、評估過程和接受工作指令等。無線系統(tǒng)徹底改善操作人員的通訊方法，即使離開控制室也可以檢查設備，極大提高了生產(chǎn)效率。
對變革的挑戰(zhàn)
工業(yè)技術在不斷發(fā)展，控制要求和客觀條件也發(fā)生了巨大的變化；這就要求現(xiàn)有的控制系統(tǒng)適應這種變化，獲得比以往任何時候更多的信息。
例如，許多國家在健康、安全和環(huán)保方面的要求越來越嚴格。可能要求連續(xù)監(jiān)視設備周圍的安全噴淋器，以便必要時提供支援。還有，可能要求了解手動控制閥的狀態(tài)，確定其處于安全狀態(tài)，避免由于錯誤估計而發(fā)生事故。還可能要求監(jiān)視安全減壓閥以檢測其排放情況。
在嚴格控制人力資源和不斷更新信息的大趨勢下，依靠操作人員夾著記錄本在廠區(qū)各處記錄讀數(shù)，這種工作方式幾乎是不現(xiàn)實的。否則，就只能現(xiàn)場手動測量，因為這樣即容易出錯又不安全。
為了減少停機，比起定期手動檢測來說，對泵和電機等設備進行連續(xù)監(jiān)測以獲得其磨損等重要信息是非常明智的。
所有這些工作都可以通過由現(xiàn)場儀表向控制室發(fā)送報告來完成。但是顯而易見，采用有線變送器來實現(xiàn)新的功能，費用可能相當昂貴。在許多情況下，為了節(jié)約開支，只能不用備用信號線、不用備用線槽位置和備用DCS I/O點等；就算要用，安裝起來也不容易。即使在新建的工廠中，也有許多遠程位置，用導線或電纜來連接是非常不經(jīng)濟的。
此外，如果要提高解決問題的能力和效率，則控制室就需要獲得有關設備層面工作性能的更多信息。因此，工廠內(nèi)成千上萬臺設備只有借助于新興的無線結構，以迎接上述挑戰(zhàn)以及如雨后春筍般涌現(xiàn)出的新挑戰(zhàn)。
有趣的是，在許多應用中，用無線設備來代替有線設備已成為一種不可阻擋的潮流。例如，壓力表和溫度計、變面積流量計和玻璃液位表等，均沒有導線連接至任何系統(tǒng)，且必須由操作人員來讀取；無論這些現(xiàn)場設備安裝在何處，現(xiàn)在都可以用無線技術將其連接在一起。
無線工廠系統(tǒng)已經(jīng)給過程控制領域帶來令人矚目的諸多驚喜，主要體現(xiàn)在對問題的全新解決方案和快捷的調(diào)度能力方面。表1歸納了近期用戶采用的一些創(chuàng)新的無線解決方案。
從HART開始入手
無線變送器屬于相對較新型的設備，但一項涉及無線設備的制造及使用的標準早已生效。WirelessHart是全數(shù)字化的無線協(xié)議，并且于2007年被批準為控制領域的通用標準。如此，希望采用無線技術和設備的企業(yè)不必依賴一家制造商提供數(shù)量有限的產(chǎn)品。不同制造商提供的產(chǎn)品可以互相配合使用，這是由于產(chǎn)品均按同一標準進行制造。
無線變送器使用IEEE 802.15.4標準，可以保證其共存性，并且與Wi-Fi共享空間。在有線HART設備方面，IEC 61158應用層用于這項技術的最高一級，保證實現(xiàn)與現(xiàn)有設備管理軟件的無縫連接。
ZigBee 和藍牙技術是大家很熟悉的無線技術，但是在過程領域無線現(xiàn)場網(wǎng)絡應用的WirelessHART標準是基于802.15.4 協(xié)議的。ZigBee和藍牙不是采用IEEE 802.15.4協(xié)議，它們只是基于該協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈接層而已。
采用WirelessHART標準的設備可以支持任何類型的傳感器，可以適用于幾乎任何工業(yè)應用，可以從事所有HART產(chǎn)品目前所進行的各項控制或監(jiān)視工作。一些主要的制造商已公開宣布將提供符合WirelessHART標準的變送器和網(wǎng)關。
有關基礎設施的決定
無論是在新建工廠或是現(xiàn)有工廠更新改建中應用無線基礎設施，這些無線設備均可以使用許多年；因此，決策應非常慎重，如同決定控制系統(tǒng)一般。對于工業(yè)用無線網(wǎng)絡，可靠性和安全性始終是主要的考慮因素。WirelessHART可以很好地解決這兩方面的問題。
WirelessHART具有獨特的自組織網(wǎng)狀網(wǎng)絡，在信號受阻時，WirelessHART可以動態(tài)地重新選擇傳遞路徑，大大提高了數(shù)據(jù)傳遞的可靠性。工廠層面上常常會出現(xiàn)通訊故障，這種“繞行工作”的能力可以使其不受影響。除了任何類型的組態(tài)數(shù)據(jù)外，WirelessHART還包括“狀態(tài)和數(shù)值”數(shù)據(jù)，這樣可以使用戶深入了解其測量值是否有效，確保所報告數(shù)值的準確性。
在遇到高層建筑和腳手架，或是臨時停靠的卡車等障礙物等擋住了已經(jīng)建立的信號路徑時，無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡的自組織能力便體現(xiàn)出其價值。網(wǎng)絡只要尋找傳送信號的新路徑并使其到達網(wǎng)關。因此網(wǎng)狀網(wǎng)絡顯得更為堅固耐用。
