淺談無線網絡技術在化工行業的應用

陳小麗

（連云港沃利帕森工程技術有限公司南京分公司，江蘇南京 210019）

淺談無線網絡技術在化工行業的應用

陳小麗

（連云港沃利帕森工程技術有限公司南京分公司，江蘇南京 210019）

簡要的介紹了工業應用中的無線網絡，從冗余性、安全性、成本、維護及對DC性能的提高上闡述了無線網絡在工業應用中的特點，描述了工業無線網絡目前的應用狀態，分析了工業無線網絡未來的發展要求。

工業應用；無線網絡；協議

1 工業無線儀表安全、穩定、方便的技術特征

近年來，無線技術的發展，不僅體現在移動通訊和家庭網絡上，在石油化工行業中也有了很大進步，從最初的質疑到現在的監控應用，體現了工業無線儀表安全、穩定、方便的技術特征。無線儀表與傳統的儀表相比，具有節省電纜和可安放于危險性較高區域盲點、免維護性高的優勢。就石化行業而言，工業無線技術網絡應具備以下要求：

穩定性高，數據不會失真和丟失；

適應性強，故障率低，免維護性高；

安全性強，具備多重保護管理；

集成性好，便于采集和管理；

通用性強，各種無線技術能整合統一。

2 工業無線網絡簡介及其特點

2.1 工業無線網絡介紹

當前工業無線儀表主要是基于3種協議和標準，分別是WirelessHART、ISA100.11a以及國內的WIA-PA。

WirelessHART標準：

特點是自組織網狀網絡技術，遇到障礙物，該網絡可自動建立新的路徑，任何相鄰的無線設備都可作為路由器傳遞信號，提高網絡可靠性。

ISA100.11a：

該協議在可靠性通訊上采用了ISA100的技術，具有可靠的低功耗通信、自適應Mesh網絡的功耗、更好的安全性，統一的應用程序接口等特征，支持多種無線應用。

WIA-PA：

該協議面向工業節能降耗，形成新型泛在測控模式，在設備維護與能源監測等方面尋求新的應用領域。該技術仍需大型工程項目、行業需求牽引，以期新領域應用的契機。

2.2 工業無線網絡的特點

2.2.1 內在冗余性

就無線MESH的主干網絡而言，其自組織、自愈合特性使無線變送器到網關實現多冗余的通訊路徑；無線設備采用跳頻通訊技術，可以自動選擇最優的頻道進行無線通訊，也可以實現自主冗余。

2.2.2 安全性

采用物理授權、數據包加密、數據源認證和驗證等方式對工業等級的傳輸進行安全保障，以提高數據安全性。

2.2.3 成本節約，布局方便

與傳統的多類型卡件儀表相比，可明顯減少機柜間的I/O卡件、供電模塊以及對應的控制機柜、內聯電纜、接線柜等，使機柜間的布局簡潔方便；對于現場來說，大批的無線測點無需電纜，更不用電纜橋架、穿線管以及中間接線箱，簡潔布局的同時減少了故障點的數量。

2.2.4 后期維護率低，改造方便

相比有線儀表，無線儀表的后期問題故障發生率很低，且無需考慮對電纜、接線以及橋架等的維護；預防性維護只需考慮電池的定期更換和數據檢查即可。

后期的無線儀表增加和改造，也非常便捷，直接加入新的無線變送器或移除變送器即可。

2.2.5 提高DCS控制系統的運行性能

目前的控制系統已經可直接將無線數據的組態集成到控制系統組態軟件中，更加方便儀表工程師建立控制策略，提升控制系統的性能。而且多元化的數據均可以被系統接受，甚至包括視頻監控數據都可通過無線網絡進行采集，豐富控制系統的功能，更好地支持過程控制和優化。

3 工業無線技術的應用和發展

3.1 工業無線技術應用

智能工業無線技術已成功地應用于各種過程控制領域，如化工、石化、煉油、電力、石油天然氣、鋼鐵、造紙等，提高了生產安全性和可靠性，減少了企業運營成本。但是，無線工業網絡目前僅限于非聯鎖控制數據、監測測點，對于聯鎖數據、安全停車系統SIS的測點，仍需采用硬接線同控制系統數據集成。

無線儀表目前可應用在如下領域和場合：

大型罐區和油庫，多為測量液位、可燃氣體監測、視頻，由于距離一般較遠，儀表安裝位置較高，具有一定的危險性，故可選擇無線儀表來節省電纜的布放，并減少維護率，降低危險系數。

長距離的輸油管線測量儀表，由于距離遠、測點分散，沒有供電，對于有線方式，成本較大，且一旦故障，排查困難。而無線儀表則可以很好的適應。

測點分散、布線困難、環境較惡劣的計量、循環水系統，以及煤層氣田、旋轉動設備振動監控等環境，都可以采用無線儀表，維護率遠遠低于有線布局。

3.2 工業無線技術發展要求

綜上所述，筆者認為今后無線儀表的發展和方向有以下幾點：

（1）信號穩定性，刷新周期

因為無線儀表信號的刷新速度最快只有1s的刷新周期，沒有縮減到毫秒級，而ESD緊急停車系統都是基于毫秒的刷新周期的。某些無線網絡的通信存在滯后現象，隨著網絡中帶有的無線儀表數量增加，滯后時間有所延長，所以解決無線網絡的刷新周期和滯后現象是無線工業儀表在石化行業上大規模使用的條件之一。

（2）電池壽命，隔爆防護

由于無線儀表大都安裝在維護人員不便維護的場所，如距離遠、高度高的場所，要求無線儀表的故障維護周期MTBF長，電池的更換頻率低。目前的無線儀表正常狀態下可用半年到5a不等，在設計初期要考慮到產品的性能，減少后期的維護和投入。

（3）兼容多種協議，通用性好

各種無線網絡還不能被同一種系統統一管理，必須選用一種無線網絡，兼容性不好，不利于日后的網絡搭建擴展，只能選用同標準的無線網絡。

4 結束語

無線工業網絡是石化等行業的發展趨勢，但是由于工業生產的特殊性，如果不能較好的解決目前的問題，以滿足工業要求，則只能處在輔助的層面上，不能發揮其巨大的優勢，為儀表自動化實現質變。

[1] 王平，王泉，王恒，等.工業無線技術ISA100.11a的現狀與發展[J].中國儀器儀表.2009，（10）：59-63.

[2] 曾鵬，趙雪峰，李金英，等.工業無線WIA-PA網絡技術特征與應用現狀[J].自動化博覽.2015，（3）：28-31.

表2 不同滴定速度下的溴值

通過表2可以看出，滴定速度快，分析結果偏低，不能保證滴定劑完全反應。但是滴定劑中有機溶劑具有揮發性，滴定速度過慢有機物的揮發而影響分析結果，所以合適的滴定速度是保證實驗數據準確的重要因素，通過對比，確定滴定速度應控制在每秒鐘1/2滴，并且滴定過程中進行充分攪拌。

2.5 攪拌速度的選擇

由于溴值的測定是加成反應，反應速度慢，所以攪拌速度直接影響到分析結果的準確性。表3是測得加氫石油樹脂樣品在不同攪拌速度下的溴值情況。

表3 不同攪拌速度下測定的溴值

由表4可見，攪拌速度快容易造成滴定杯里的液體濺出，過慢會使結果偏低，誤差較大，溴值測定的滴定速度應控制在40r/min左右為宜，并且滴定時能充分攪拌。

3 結論

電位滴定法測定溴值，取樣量、滴定速度和攪拌速度等試驗條件對溴值的檢測結果影響較大。本文采用ZDJ-4A自動電位滴定儀測定溴值，取樣量控制在2～5g，滴定速度控制在每秒鐘1/2滴，攪拌速度控制在40r/min左右，完全滿足溴值測定時慢滴快搖的滴定原則，測定在密閉的系統中進行，消除了因滴定溶劑中含有有機物揮發對結果的影響，分析快速準確，可以及時地為生產裝置和客戶提供可靠的分析數據。

參考文獻

[1] GB/T24138—2009 石油樹脂（PR）溴值的測定方法[S].

[2] 榮澤明，郭方，郭文革，等.溴值法測定加氫石油樹脂不飽和度局限性分析[J].分析試驗室，2007，26（1）.

[3] GB/T11135—2013 石油餾分及工業脂肪族烯烴溴值的測定電位滴定法[S].

Talking about the Chemical Application of Wireless Network Technology

Chen Xiao-li

This paper briefly introduces the wireless network in industrial application.It describes the characteristics of wireless network in industrial application from the aspects of redundancy，security，cost，maintenance and improvement of DC performance. It describes the current application of industrial wireless network State，analyzes the future development of industrial wireless network requirements.

industrial applications；wireless networks

U495

A

1003–6490（2016）10–0020–02

2016–10–06

陳小麗（1984—），女，南京六合人，工程師，主要研究方向為儀表設計工作。