霍尼韦尔OneWireless无线方案的技术规范模板.docx
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霍尼韦尔OneWireless无线方案的技术规范:
1.OneWireless无线解决方案的网络概述和网络架构
1.1OneWireless无线网络概述
霍尼韦尔公司的OneWireless无线网络架构,是一个多功能的工业无线网络,符合开放的ISA100工业无线标准,安全、通用、支持多种应用,可以支持的设备如变送器、阀门、WiFi设备、移动工作站、即时定位设备、烟气探测等等;支持多种现场仪表的通讯协议,如HART、FOUNDATIONFieldbus、Profibus、DeviceNet和Modbus等。
通过把有线的控制网络无线延伸到现场,可以经济、高效的优化工厂的运行、提高可靠性和安全水平,以及更加环保、节能减排。
OneWireless网络统一的端对端的安全管理,可以确保通讯安全;电池管理也非常高效、可预测电池寿命;可设定的快速网络监控速度,支持从监测到闭环控制的所有应用。
采用OneWireless无线解决方案,一个平台支持多种应用和多种通讯协议,工厂运行维护人员不必面对多个单独的单一功能无线网络平台,不必为管理不同的单一功能无线网络而烦恼。
因为不同于有线应用时每个协议都有自己的架构或传导介质(典型的就是铜导线)可以轻松地实现共存而不会相互影响;在无线时,无线版本的这些协议却需要共享一种公共介质即空气。
因此,工业无线应用需要一个可以容纳所有有线协议的单一无线架构。
如果采用多个相互独立的单一功能无线网络,即实施WirelessHart、WirelessFF、WirelessModbus、WirelessProfibus、WirelessDeviceNet、WirelessControlNet等无线网络,这会大大增加用户的投资成本、运行维护费用,也增加了无线网络管理维护的难度,并会降低网络的可靠性和可用性。
采用OneWireless无线解决方案,使用一个无线网络平台即可管理所有的无线设备。
无线设备的软件升级也非常方便,支持快速的在线远程软件升级,以符合最新的ISA100.11标准。
设计规模灵活,支持开放的标准和互操作。
1.2OneWireless无线网络架构
OneWireless无线网络的组成部分包括多功能节点(都可以做为网关)、无线网络管理和诊断平台、以及OneWireless数据库。
由多功能节点(Multinode)搭建起来的mesh主干网络,可以无线接入工业用的无线变送器,无线接入802.11无线设备,每一个多功能节点都可以做为网关同控制系统进行无缝式通讯,可以避免单点故障。
它支持802.11a/b/g无线局域网通讯;无线设备之间相互通讯、自我组织和管理,形成一个通用、安全、容易管理和维护的无线网络。
OneWireless无线通讯网络,支持多种无线应用和多种通讯协议,适用于工业环境。
多功能节点构成的mesh主干网,通讯可靠、性能优良,自组织、自愈合。
每个多功能节点都可以无线接入IEEE802.11a/b/g的无线局域网(WLAN)设备;可以同XYR6000无线变送器(FHSS或ISA100标准)通讯;两个以太网通讯口可以连接第三方设备或连通有线网络。
预制的电源线可以连接外部24VDC供电(1类2区危险区域)。
支持的无线局域网无线设备包括手持终端(PDA)、移动工作站等。
支持同符合ISA100标准的无线变送器通讯;以太网接口可以连接有线的或无线的设备,如数字摄像头CCTV和控制器等,也可做为同控制系统的通讯接口。
OneWireless软件平台负责管理整个无线网络的端对端的通讯管理、端对端的安全管理、和设备管理及组态,以及无线网络的诊断和维护。
运行人员通过这一个平台即可管理这个支持全厂多种应用和多种通讯协议的无线网络。
从而实现主机控制系统控制网络的无线扩展。
霍尼韦尔公司在工业无线技术方面积累了十几年的经验,在过程控制应用领域有着几十年的经验,使得我们能够提供专业的无线技术服务和创新的无线解决方案。
OneWireless通过标准的数据接口同控制系统和高级应用进行数据集成。
开放式的接口,支持同现场设备管理器或霍尼韦尔的ProfitSuite™应用程序等其它应用程序实现数据共享。
OneWireless无线解决方案的优势,不仅在于降低安装成本,更体现在支持充分利用工厂工业无线网络,支持更多的应用,提高和优化工厂管控水平。
OneWireless无线解决方案灵活、开放的基础构架,能够支持工厂实施先进的高级优化应用。
一般情况下,美国的用户投资6个月就可以收回回报,并且未来每年都可以继续获益。
霍尼韦尔公司在产品上向下和向上的兼容,支持霍尼韦尔公司的已有产品、经过认证的第三方符合标准的变送器以及其它符合IEEE802.11的第三方产品,保护您的投资。
1.3OneWireless网络特点:
∙自愈合、自组织的mesh网络
∙多功能网络,支持多种应用和多种通讯协议
∙支持无线mesh架构或有线mesh的连接方式,支持屏蔽区域的无线应用
∙一个Mesh主干网络最多可以带22个多功能节点,每一个多功能节点都可以作为网关,同有线控制系统无缝式数据集成
∙每个多功能节点最多可以连接100台现场无线设备
∙一个无线软件平台可以管理22个网关
∙现场无线仪表的刷新速度可以设定:
1、5、10、30秒,未来0.25秒
OneWireless的通用性、简单性、可靠性、和高效性
通用性:
多功能的网络,既支持无线传感器网络,也支持WiFi无线通讯设备,统一的通讯管理、安全管理和设备管理,使得网络管理更简单。
OneWireless一个平台支持的多种应用包括:
安全视频监视、支持流动作业、移动设备即时定位、管道腐蚀监测、设备状态诊断等等,而不仅仅是过程参数如压力、温度、流量的测量。
OneWireless支持开放的多种通讯协议:
一个平台支持现场仪表的通讯协议有HART,Modbus,FF,4-20mA等,而不仅仅支持HART。
这既保证符合开放的标准,也同时保护用户的投资,为用户带来价值。
简单性:
OneWireless无线解决方案简单易用,只需要一个网络平台,即可支持全厂的无线应用,管理整个网络的安全通讯;无线仪表的电池供电也非常简单,配置了安全、持久的电源管理,1秒刷新时电池寿命为4.5年;5秒刷新时为10年,具有电源智能预测、报警管理;通用的、具有安全设计的电池可以方便的从市场上买到,;端对端的安全管理也非常简单,同时确保无线网络工业等级的安全通讯。
OneWireless同控制系统的集成完全是标准化的通讯接口:
ModbusTCP、ModbusRTU、OPC等,实现无线世界同有线世界的无缝式数据集成。
同霍尼韦尔的控制系统Experion控制器、工作站、数字视频监控软件、现场设备管理软件等通讯更加简单。
OneWireless网关也提供HART通讯接口同控制系统进行数据集成。
可靠性:
OneWireless可靠、功能强大的“mesh”主干网,和冗余的现场设备通讯网络确保网络通讯可靠,几乎适应所有的干扰环境,能同其它无线网络友好共存;
优化的跳频通讯,使得效率更高,更加可靠,智能化的网络,自组织、自愈合、自动重新组态,无需人工介入。
端对端的、工业等级的安全措施可以保证通讯的安全。
从仪表到网关的冗余的数据通讯路径,可以消除系统单点故障。
目前快速的1秒的网络刷新速度支持快速的监测和开环控制。
具有网络传输时间滞后管理的网络通讯技术支持在控制的应用;未来支持0.25秒的刷新速度更可以应用在闭环控制上。
多功能节点之间冗余网格通讯功能强大,传输距离可以达到10公里,变送器同多功能节点的冗余跳频通讯距离可以最远达到610米。
高效性:
OneWireless无线解决方案,优化的跳频技术,优化使用宝贵的无线通讯带宽资源,并确保通讯可靠;一个平台实现更多的无线应用,易于管理,综合优化工厂生产效率和可靠性、提高安全水平,以及优化工厂污染排放。
OneWireless规模扩展灵活,在1秒刷新速度时最多可以带1000台设备;在30秒网络刷新速度时可以带30,000台设备;只有一个架构需要实施,不需要复杂的现场勘测,统一的安全措施管理整个架构的所有设备和应用的安全;它符合开放的标准,支持同第三方的符合ISA100标准产品通讯、互相操作、兼容,充分保护用户的投资。
无线方案能节省大量的安装成本,能以无线的方式在最短的时间内、以最方便的方式、以最低的成本,把过程数据集成到现有控制系统和高级应用中。
OneWireless无线解决方案的通用性、简单性和高效性,意味着只需最低的启动成本即可采用无线技术方案,而且,正是由于这个支持全厂所有应用的无线网络规模扩展灵活、开放互操和容易升级,使得每一次投资都会在未来保值,从而降低了长期的投资总成本。
1.4霍尼韦尔OneWireless无线产品和无线技术服务
无线现场设备作为霍尼韦尔OneWireless解决方案的一部分,支持客户以无线的方式从遥远或危险的测量区域获得数据,而没有线缆的束缚。
这些数据通过多功能节点,无缝式集成到控制系统中。
∙移动工作站:
利用无线网络平台,支持移动的作业,在现场通过手持移动工作站,实时浏览DCS画面、趋势曲线、报警等
﹣无线现场巡检IntelaTracPKS
﹣移动工作站MobilePKS
﹣即时定位和跟踪
∙无线变送器:
提供实时、准确、可靠的过程数据和设备诊断信息,支持1秒的刷新速度(未来为0.25秒),可应用于危险的环境Class1Div2和Explosion-proof(Ex)/intrinsically-safe,可选择一体化天线(Ex)或外接高增益天线,电池寿命4.5年(1秒刷新时)至10年,使用环境温度:
-40ºCto+85ºC,NEMA4x,IP66/67防水(未来可外接24-V供电)
﹣压力/液位/流量变送器DP,GP,AP
﹣温度变送器(可同时接入3个热电偶或热电阻)
﹣无线开关量变送器(3点输入)
﹣模拟量输入变送器,可转接分析、流量或电平等信号
﹣无线雷达液位
﹣无线读表器
﹣腐蚀变送器SmartCET®准确测量腐蚀度和蚀损斑
﹣振动变送器EHM
﹣pH/ORP分析仪表
﹣气体检测变送器
﹣泄露检测变送器:
超声波、声光
﹣多功能节点(网关)
∙其它Wi-Fi无线设备:
﹣无线视频监控CCTV,烟气探测,泄露监测
∙任何其它第三方符合ISA100工业无线标准的无线产品
无线技术服务
霍尼韦尔可以帮助我们的用户一起评估工厂的状况、一起设计出能满足用户需要的最佳解决方案,我们有非常专业的团队支持。
充分运用有益的无线实施工具,再融入专业的设计经验,我们就可以根据工厂的实际情况,设计适当无线架构,确保最优的性能。
设计一个好的网络架构就意味着减少以后花费在的维护和运行方面的投资,并且更省心、更有效率。
2.OneWireless网络组件
OneWireless无线网络的组件主要包括:
软件管理平台(安全管理、通讯管理、设备管理、网络诊断和维护);多功能节点(都可以作为网关);无线变送器;其它无线现场设备,如移动工作站、即时定位设备、无线CCTV、烟气探测设备、EHM转动机械设备健康状态检测设备、无线读表器等。
2.1多功能节点
OneWireless™多功能节点可以构建一个工业用的、冗余mesh通讯的无线网络,把过程控制网络延伸到现场。
OneWireless多功能节点是目前市场上唯一的,可以用在工业危险环境1类2区/ATEX2区,支持符合工业无线标准的多种过程控制应用的无线设备。
这些标准包括IEEE802.11标准(支持的无线设备如笔记本电脑、手持终端、无线摄像头等),以及ISA100.11a标准(支持无线变送器等无线设备)。
OneWireless多功能节点配置3个无线发射天线:
其中有两个符合IEC802.11a/b/g标准,另一个用于同XYR™6000无线变送器的通讯(FHSS或ISA100标准)。
OneWireless多功能节点的天线可以选择全向天线、抛物线天线,以及Yagi天线,以满足各种工业场合的应用。
用户可通过本地或远程方式对这些节点进行设定、组态,操作灵活、容易扩展。
主要特点如下:
∙2个天线支持802.11a/b/g设备,另一个支持无线变送器
∙两个以太网通讯接口可以接入有线设备
∙使用场合:
1类2区/ATEX2区
∙防护等级IP66
∙配置LED状态指示灯
∙配置同控制系统的HART通讯接口
∙支持红外功能通讯,设备安全密码授权
∙同控制系统的多种连接方式(千兆位以太网-10/100/1000BaseT,光纤SFP接口)
∙支持同XYR5000变送器的数据集成
架构:
OneWireless多功能节点可以安装在室外,构成无线mesh主干网络,可以将过程控制网络无线延伸到现场。
这种支持多种应用的架构是目前唯一一个支持过程控制应用的无线标准(比如IEEE802.11和最新的ISA100.11a标准)的工业无线解决方案。
OneWireless无线网络可以自我修复、自我组织、自我管理,形成一个可靠、安全的无线mesh网络,将通过电池供电的无线变送器所采集的过程数据和维护诊断信息,发送给移动的工作人员,或通过OPC和Modbus将数据集成到控制系统的控制器中。
更多信息,请参见OneWirelessR110多功能节点技术规格文件。
通过OneWireless管理软件平台,支持本地和远程的组态:
多功能节点的实时状态都可以由管理平台获得。
这个管理平台负责设备的性能管理、安全管理、QoS通讯品质管理等。
多功能节点内置了如下工具和资源模块,支持本地或远程访问:
∙网络服务器/HTTPS
∙SNMP代理
∙Ping操作工具
∙路径跟踪功能
∙支持无线方式升级软件
∙设备重启
∙出厂默认设置
∙信号强度报告
Mesh主干网路自组织、自愈合:
多功能节点可以安装在任何配有电源的地方(或太阳能电池板供电)。
智能无线路由功能,使得远处的多功能节点动态选择与其它多功能节点通讯的最优路径、降低干扰,并保证快速通讯和高通讯带宽。
多功能节点不仅可以为其它多功能节点路由、构成mesh主干网络,也可以同时同2.4GHz的无线通讯设备(802.11a/b/g)和符合ISA100标准的无线变送器无线通讯。
多功能节点的其中1个天线专门用于mesh主干网的通讯,另外一个专门用于802.11a/b/g客户端的无线接入,第三个专门用于同无线变送器的无线通讯。
这种解决方案,优化使用宝贵的2.4GHz的带宽资源,支持全厂的多种无线应用,实现网络共存。
与采用单一功能的无线方案相比,网络的通讯速度更快、资源配置更优、使用效率更高。
整个mesh主干网络动态自组织、自愈合,自我管理、自我优化。
红外安全密码管理:
对于过程控制无线网络的运行、维护人员来说,确保无线网络的安全非常重要。
除了应用大多数mesh网络所采用的安全配置以外,霍尼韦尔公司还设计了高度安全的红外安全密钥管理方式。
如果一个无线变送器或者多功能节点想加入无线网络进行通讯,首先必须通过一个带有红外端口的手持式设备对它们授权。
所有多功能节点和无线变送器都有一个红外通讯端口,可以无线接收授权设备所给与的加入通讯密码。
这个密码是不透明的,由授权设备从OneWireless软件平台上获取。
想加入网络通讯的设备从授权设备获取密码之后,设备会自动加入网络。
部署密码的操作只需进行一次。
内置的强大安全管理:
除了红外安全密码管理以外,多功能节点还配置有大多数mesh网络的安全功能。
这些功能用来将802.11a/b/g客户端安全接入到无线主干网。
如希望对无线局域网进行加密,可以根据所用的模式采取不同的加密方式:
静态WEP、WPA或WPA2。
WPA使用TKIP或AES-CCMP,确保无线网络的安全。
控制网络层L2/L3层或L3/L4层的网关
每个多功能节点都可以设置为接入控制系统网络2/3层(L2/L3)或3/4层(L3/L4)的网关。
网关将无线局域网连接到主机控制系统的控制网络。
网关配置标准HART通讯接口,同控制系统数据集成,支持通过现场设备管理器或第三方的资产管理平台监控XYR6000无线变送器的健康状态和诊断信息,如同有线的HART变送器
Mesh主干网扩展灵活:
Mesh主干网最多可以支持22个多功能节点,每个多功能节点都可以做为网关同控制系统进行数据集成。
通过配置网关,可以非常方便的把整个网络延伸到工厂更远的区域。
应用场合:
OneWireless多功能节点用于工业场合。
多功能节点的IP66防护等级非常耐用,通过了危险认证,承受的工作环境温度很高,可安装在恶劣的室外环境中。
使用场合可以是1类2区/ATEX2区。
为了支持各种工业应用,在工作现场需要简单的现场勘测。
霍尼韦尔公司也为其安全摄像头、移动工作站以及IntelatracPKS现场无线巡检等无线应用提供了带宽使用数据。
2.2无线变送器和无线雷达液位
霍尼韦尔XYR6000系列无线变送器,建立在ST3000系列变送器的成功基础上,集成了简单、安全、可靠的无线通讯技术。
XYR6000系列无线变送器是OneWireless无线网络的重要组成部分。
不需要接线和敷设电缆,XYR6000系列无线变送器支持用户从危险、远程的区域,通过无线方式采集过程数据和诊断信息,从而节省成本,减少在危险区域进行测量和操作的危险。
无需接线,数分钟内即可安装好无线变送器,并投入使用,为控制系统快速测量数据。
无线变送器可以应用在用传统的硬接线方式非常困难的区域,节省安装成本和工程调试时间,实现数据无线采集和监控。
XYR6000无线变送器同多功能节点通讯,构成冗余通讯。
多功能节点之间构成Mesh无线通讯主干网。
多功能节点都可以作为网关,通过OPC或ModbusTCP/RTU等标准通讯接口同ExperionPKS或任何其它厂家的控制系统进行数据集成。
1秒钟刷新时,每个多功能节点最多可以连接20台无线变送器;刷新速度为5秒时,每个多功能节点最多带100台无线变送器。
一个网关所构成的网络最多可以带22个多功能节点。
无线变送器由两个“D”型锂电池供电,常温下1秒刷新时,电池的预期使用寿命为4.5年。
在理想情况下,带有集成天线的变送器同多功能节点的通讯距离为610米。
无线传输的速度可以调节,目前最快1秒,未来为0.25秒。
变送器的天线可以选型,牢固。
无线变送器应用在危险的区域时,可以选型防爆的类型,以应用在:
∙ClassI,DIV2,A、B、C、D组;ClassII,F和G组,T4;ClassI,DIV2,Ex/AExnAIIC组,T4;环境温度限制:
-30 ∙或ClassI,DIV1,A、B、C、D组;ClassII,DIV1,E,F和G组;ClassI,Zone0,Ex/AExiaIIC组,T4;环境温度限制: -40 一般类型的无线变送器使用的环境温度为-45ºC到+85ºC,相对湿度可以从0%到100%。 ∙霍尼韦尔的XYR系列无线变送器可以精确测量过程参数,如无线压力变送器(表压、绝对压力、差压),可以测量液位流量等,无线温度变送器,无线开关量变送器,无线腐蚀测量变送器,无线模拟量输入变送器(可转接4-20mA输出的有线设备,实现无线传输),无线雷达液位等等。 2.3即时定位HILS 霍尼韦尔公司将成熟的识别和定位技术集成到OneWireless无线解决方案当中,帮助您实时定位和跟踪工厂内的移动设备和人员。 移动设备实时位置信息的数据可以用来提高工厂的安全水平、改善设备使用效率、并优化工厂运行和维护工作流程。 该方案集成了四种最先进的定位技术包括全球定位系统(GPS)、远距离高精度有源射频识别(ActiveRFID)、中距离有源RFID以及短距离WiFi射频识别RFID。 2.3.1即时定位的优势 确保运行人员人身安全: 如果工厂发生严重事故时,霍尼韦尔的即时定位系统(HILS)可以通过现场工作人员佩戴的射频标签RFIDTag进行准确的射频识别,由此获得即时人员分布报告。 紧急事故救援团队据此可以准确了解失踪或受伤的员工的人数和位置。 确保安全的操作程序: 在工厂启动和运行时,即时定位系统可以确定设备和人员的位置信息,确保遵循特定的工作步序。 例如,在某些危险设备的启动,必须要有专业人员在场;或在某些设备启动时,设备附近区域不能有工作人员等。 而且在一些关键的区域,HILS支持监控设备的即时位置。 提高工厂安全水平: 能够实时管理工厂人员或来访者的定位信息,加强工厂的安全管理。 仓库管理和操作流程优化: 支持快速定位和跟踪在工厂内或库房内的移动设备、库存产品,和其它重要资产。 可显著缩短寻找移动资产所需的时间。 系统也可以分析现场工作人员和承包商完成各种活动所需的时间,从而帮助您优化操作流程。 2.3.2即时定位的组件 HILS即时定位系统包括各种射频识别标签、现场位置接收器以及定位引擎。 所有定位引擎都连接到同一个平台,从而帮助用户管理其移动设备,监控移动目标在工厂地图上的实时位置,创建区域分区,定义通知规则,并进行实时分析。 这就是HILSManager即时定位管理平台。 HILSManager包括五个客户端: ∙HILSObserver-在地图/车间平面图或者表格视图内显示、搜索并过滤资产。 ∙HILSInspector-根据用户定义规则或事件触发规则,自动发出通知和警告信息,其中包括资产位置、人员入侵或缺位以及状态等等。 ∙HILSReviewer-回放资产的移动轨迹、位置、持续时间、报警等等。 ∙HILSReporter-生成当前或历史设备移动的报告: 位置、持续时间、警告和运动。 ∙HILSFundamental-根据工厂安全规定、人员权限、授权等定义、设置和管理工厂移动设备、射频识别标签和空间以及用户/职能确定。 2.4移动工作站 经认证可以用于危险环境的耐用型移动工作站,支持工作人员在现场通过无线的方式直接查看Experion控制系统的过程画面以及其它关键过程信息,如历史数据、图形和资产管理数据等。 OneWireless移动工作站是高效的移动解决方案,支持在现场移动作业。 运行人员在现场无线访问控制系统中的关键过程参数、历史数据、画面、维护信息和其它重要数据,把过程控制的范围延伸到控制室之外。 通过移动工作站,运行人员可以在现场实时了解其现场操作对生产过程的影响。 2.4.1移动工作站的优势 提高运行人员的工作效率: 移动工作站支持工作人员无线访问的DCS过程信息,以支持现场移动的作业。 这种现场和控制室协调一致的工作环境和决策支持系统,能够帮助用户提高日常工作效率、支持对紧急事故做出快速反应。 这使得控制室运行人员和现场人员能够协调一致–这种优势是传统的分布式控制系统所不具备的。 改善工厂维护的工作效率: 借助移动工作站,工厂维护人员可以实时无线访问设备维护信息。 他们可以在霍尼韦尔的资产管理PKS应用平台或者其它第三方资产管理平台上获取和分享实时数据。 2.4.2移动工作站的软件和硬件: MobileAccess移动访问软件以及经验证的、可靠的工作站。 软件 MobileAccess移动访问支持各种应用,可以满足各种现场实时获取DCS信息的情形。 ∙基于eServer标准的MobileAccess支持用户通过网页服务器以只读方式访问带有静态数据的Experion控制系统画面。 使用移动工作站的IE浏览器,现场运行人员可以连接到eServer并浏览带有静态数据的Experion人机接口显示画面。 如果要查看最新数据
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