最近幾年，工業自動化技術領域出現了一個很明顯的趨勢，即傳統自動化技術與IT技術加速了融合的過程，IT技術也正在快速地進入工業自動化系統的各個層面。上海工業自動化儀表研究院教授級高工繆學勤對此評價道：“目前，IT技術已經快速滲入工業自動化領域。但在之前的幾年，我們過多地強調了自動化領域要求的特殊性，而忽視了兩者的關系，導致兩者沒有得到很好的結合，制約了IT信息技術在工業自動化領域的同步發展。”

　　過程制造業中的無線網絡可能會與用戶IT的技術范圍關聯性較強，因此，如何將兩者有機結合這一問題顯得至關重要。但目前的現狀是，IT部門對于無線技術在工廠環境下的工作機制并不熟悉。那么，如何將IT部門中頗有價值的經驗和相關資源運用到無線網絡的設計與啟動中，十分值得探討與研究。

　　從表面看，過程自動化與辦公自動化網絡之間，似乎不存在任何交集。因此，過程自動化系統一般都獨立于信息技術部門，同時IT方面的相關政策也不影響工廠的運營。

　　但是，2010年7月19日，德國西門子公司證實，其廣泛應用的工業控制系統受到了黑客制造的惡意代碼攻擊。這個名為Stuxnet的惡意代碼利用了微軟最新曝出的“Microsoft Windows快捷方式自動執行漏洞”這一高危漏洞，并借助U盤進行傳播，目標是入侵西門子的Simatic WinCC和PCS 7數據采集與SCADA系統，竊取工業設計和控制文件。這個事件的發生，也為工業網絡安全敲響了警鐘。

　　這一事件的發生也解釋了無線技術在監測領域得到推廣，而在控制與安全領域存在諸多限制的原因。繆學勤介紹，目前，無線Hart變送器普遍用于現場層，正處于推廣應用階段，推進速度相對較快；而執行器在安全性與可靠性方面存在許多尚未解決的問題，因此其應用還十分有限。據了解，在工業自動化企業，IT部門的職責大概包括確保信息安全與相關基礎設施安全等方面，同時他們也會關注無線網絡項目后續的維護與支持工作，以此來判斷是否會對他們的工作內容產生影響。因此，繆學勤建議說：“要盡早與企業中IT部門的工程師進行密切溝通與合作，這對于現場和工廠無線網絡的有效實施大有裨益。”

　　在工業領域，無線網絡的安全性是否要比有線網絡差？其實，并不盡然。事實上，有線網絡和無線網絡都容易受到攻擊，一個設計合理、制作精良、安裝正確、運行正常的無線網絡實際上要比一般的有線網絡更為安全、可靠。目前工業用的絕大部分無線解決方案，完全不同于以往的辦公和自動化網絡。中國儀器儀表學會名譽理事夏德海介紹，這些應用領域的無線解決方案在設計時都將安全性放在首位，提升安全性的措施大致包括加密技術、鑒定和驗證、密鑰管理和抗干擾設計等等，這些都可防止任何未經授權而進行的網絡數據訪問。其實在以往的有線網絡中，這些安全功能往往被忽略掉，單純地依賴于機械隔離并不能使安全水平提高。所以，正如繆學勤建議的那樣，只要IT部門與無線設備制造商通力合作，在具體的應用項目中才能夠設計出最適用的安全技術。

　　IT領域的黑客行為往往出于經濟目的，但工業網絡中信息侵入的目的就顯得更為復雜與危險。因此，工業網絡安全理應受到更多的關注。IT領域先進的安全理念，也應該更多地在無線網絡中得以應用與發展。

　　解讀無線技術發展走向如何提高電池壽命？

　　隨著無線技術的推廣應用與技術本身逐漸成熟，無線產品的成本已經在逐步走低。據繆學勤介紹，低功耗芯片的制造、電池的可再生能源開發以及供電方式都在改善之中。為了增強電池壽命，各大公司也紛紛采取了措施，如艾默生將無線變送器的電子元件和發射元件進行了低功耗改造，相比原來傳統的有線變送器，耗電量大大降。同時，在網關的統一管理下，自組織網絡中的節點，也就是現場無線變送器，只有收發信息時才會耗電，其他情況均保持休眠狀態，幾乎沒有電能消耗，這也大大增強了電池的壽命。

　　物聯網深化無線技術發展

　　目前，物聯網行業的火熱也在一方面助推了無線技術的發展，拓寬了無線技術的應用領域。據夏德海介紹，物聯網為無線傳感器帶來了新的發展空間。在感知層，無線技術應用的比較多；網絡層中，有線技術應用較為普遍，無線技術也逐漸加入其中。同時，無線傳輸技術非常豐富，其中許多方式具有價格低廉、功耗低等特點，在一些行業中能被大規模應用，如GPRS。另外，Wi-Fi憑借組網結構簡單、建設方便快捷等特點，得到了人們的關注。隨著物聯網的發展，Wi-Fi作為目前應用最廣泛的無線通信技術之一，將會發揮重要作用。基于Wi-Fi無線技術，構建無線傳輸網與傳感網相結合的融合應用，將成為物聯網產業鏈中非常重要的組成部分。

　　應用領域更為廣闊

　　隨著越來越多的公司加入到無線產品應用行列中來，各大公司開始專門定制工廠環境下堅固耐用的無線產品。這些公司通過選用正確的基礎設施和無線技術，提高其工業網絡的性能。無線產品價格下降，也促進了公司將現有的有線網絡轉化為無線網絡，或將兩者同時配合使用。

　　繆學勤舉例說：“一個污水處理廠從離中控室幾百米的地方汲水，用無線網絡能節省大量的費用。狀況監視應用無線網絡同樣能減少部件費用，例如用于監視旋轉功能的集電環在無線條件下就無須購買，可以用一個無線傳感器代替。”這樣，通過無線網絡就可以對污水處理設備的運行狀態進行同步監測和控制。當監控中心出現現場污水處理報警時，報警內容和報警地點將以中文短信方式發送到管理人員的手機上。因此，許多用戶已經將無線技術看做是下一個技術騰飛的基礎，因為這一方面提升了工廠效能，另一方面也提高了用戶使用的便利性。

　　觀察：無線工廠的新進展

　　喬燦

　　無線工廠解決方案的進展速度是怎樣的？這并不是一個容易回答的問題。盡管當技術的發展速度與應用的推廣速度并不完全匹配時，實際的潛在用戶似乎更關注后者，同時也關注有可能對未來決策產生影響的示范性實例。

　　的確，相比之下，既有的成功案例對工業用戶的說服力極為可觀，越來越多的無線應用實例也正在敲響用戶的大門，但這并不意味著技術的循序漸進對人們失去了吸引力。

　　當前的改善要點是什么？

　　對于用戶來說，及時了解主流無線解決方案廠商正在努力改善的方向，以及他們的實時進展，這些行為是不無裨益的。從一定程度上來說，這些也能夠為用戶判斷這些無線方案的優勢與不足提供參考。

　　艾默生過程控制有限公司智能無線部門高級無線技術經理姚永斌指出，艾默生的智能無線現場方案分為數據采集、數據傳輸與數據集成等幾大功能，而考察艾默生智能無線現場方案的新進展，也可以參照這幾方面來一一歸納。

　　他指出，在數據采集方面，艾默生大量無線儀表的應用已經非常普及，而艾默生今后在這方面的主要工作是進一步豐富無線儀表的種類，其目標是實現測量類型多樣、產品性能分檔以及覆蓋多種應用。

　　而在數據傳輸及控制功能這方面，是由智能無線網關產品來實現的，在這方面的進展則主要是性能持續優化以及進一步提高可靠性，以達到常規控制的要求，比如網關冗余等。

　　現場數據的集成，則主要是指與上位機DCS、PLC等無縫集成。在這方面，除了與艾默生自己的專家控制系統和過程控制軟件可以實現無縫集成外，其網關在現場也能與各主流系統順利集成，另外由于支持IEC62591（WirelessHART）開放協議，艾默生智能網關還能夠對支持相同協議的非艾默生儀表兼容并蓄。

　　此外，姚永斌也指出，盡管無線現場方案一直是艾默生的重點，但目前工廠用戶要求現場方案和工廠方案一體化的傾向越來越明顯，這促使艾默生與IT供應商也展開聯合，共同推出從下層到上層的一體化無線網絡。據他介紹：“當前由艾默生主導的一體化無線方案已在國內很多用戶處成功發揮效能。”

　　而對于霍尼韋爾而言，此時討論無線方案的進展問題似乎正逢其時。在不久之前的用戶大會上，霍尼韋爾（中國）有限公司發布了其最新版本的無線解決方案Onewireless R200，霍尼韋爾過程控制部無線業務經理江天生對這一最新版本的改善之處作了如下的概括。

　　首先，用戶可以藉由OneWireless主干網絡，使其無線現場儀表達到與有線系統幾乎相當的性能，這些性能包括與有線方式相當的刷新速度和時間滯后范圍、無線通訊的冗余設計和跳頻設計、無線網關的冗余設計、與系統的內嵌式數據集成，以及現場無線儀表的組態和升級。

　　其次，新版本網絡的規模更加靈活。無線網絡既可以應用于簡單的、無線變送器本身具有路由功能的現場儀表無線網絡；也可以應用于覆蓋全廠的、多無線應用的場合。據此，用戶可以靈活設計出最有效和最經濟的無線網絡。而最后一個變化之處則是用戶使用的簡易性，這種簡易性體現在對無線變送器、無線模塊、現場接入點及無線管理平臺的自由設置之上。

　　市場推廣的進展如何？

　　近年來無線應用實例的不斷增加，應該有理由使無線方案提供商保持相對樂觀的態度。不難看到，在今天，廠商們在談到國內的無線應用情況時，可展示的案例與信息越來越充分，這與一開始供應商們缺乏國內實證的情況是有區別的。這似乎也可以佐證，無線方案的市場的確在向樂觀的方向發展。

　　談到這一話題，艾默生智能無線部門高級無線技術經理姚永斌認為，與三年前的情況相比，大多數流程行業的用戶已經具備了認可和接收智能無線方案的條件，轉而開始在新建項目和改造項目中爭相使用。

　　他透露，艾默生已經積累了三百余個無線用戶，而其中五十多家用戶已經正式投運，且效果非常顯著。基于這一事實，他進一步談到：“今后，艾默生會不斷加大對無線的投資，繼續推進和完善無線業務，我們可以毫不夸張地預言，無線技術必將在未來進入流程行業的主流，大行其道。”

　　而霍尼韋爾的江天生同樣保持了樂觀的態度，他認為在現階段，用戶對工業無線技術所帶來的技術優勢和經濟節省已經完全認可。而談到未來對無線技術的定位，江天生談到：“工業無線技術不僅可以用于監測，還可以用于控制，因此無線技術今后在工業領域的應用潛力非常大。無線技術可以應用在很多場合，和有線的方案相互相承，共同融合。”

　　具體到應用的實例，罐區顯然成為了無線方案的一個熱門應用場合。江天生表示，霍尼韋爾在國內剛剛贏得的一個大項目中，無線變送器被大規模應用在原料罐區、中間罐區乃至產品罐區的數據采集，主要的好處是節省了大量的安裝費用和時間，實現了成本的節約。而艾默生的姚永斌對無線方案在罐區的規模應用，也感到非常欣慰，他談到，在一些石化的油庫罐區，尤其是貿易交接的國家戰略性儲備油庫，無線技術的使用還可以大大增強關鍵數據的可靠性，完善罐區的管理。

　　這些問題是否仍需解決？

　　應該承認，對于無線解決方案而言，用戶觀念方面的進展是喜人的。至少，大多數人已不再會以安全性問題為理由，將無線方案生硬地拒之門外。盡管一些相關的討論仍在繼續，但人們已經更多地把注意力轉向具體的應用問題，例如提升設備傳輸距離或是增強電池壽命等，這也從側面表明情況開始向好的方向加速。

　　而以上被提及的兩個問題，即提升設備傳輸距離以及增強電池壽命，也的確值得討論，這些方面的改進，將意味著更靈活的組網、更便捷的維護和成本的進一步節省，這對用戶意義重大。

　　針對這方面可能出現的擔憂，江天生表示，Onewireless R200版本無線架構非常靈活，用戶可以根據特定的需求場合和傳輸距離，設計最優的工業無線架構，這使單個儀表的傳輸距離已不再是問題。而經過發展和改進，無線變送器的電池壽命也已達到足夠令使用者滿意的程度，如在1秒刷新常溫情況下可達4.5年，5秒刷新情況下則可達10年。不僅如此，無線變送器配置獨特的自適應功能，可以自動調節最優的發射功率，進一步降低功耗。

　　而在這些方面，艾默生也在進行持續改進。姚永斌指出，在傳輸距離方面，艾默生推出了兩種無線天線，一種是普通天線，傳輸距離一般可以達到300米，另一種是增強型天線，收發信號更強，距離可達到800米。

　　他透露，艾默生在中東巴林一家油田的現場，使用增強型天線的變送器傳輸距離實際達到了1700米。此外，為了進一步增加設備傳輸距離，滿足空曠地區的應用，設備之間可以增加路由，具體數量則視情況而定。

　　他進一步指出，無線方案中使用的電池為非充電、高性能、高密度、長壽命的鋰電池。一般情況下，可以在現場正常工作5～10年。為了增強電池壽命，艾默生還采取了如下措施。一方面，無線變送器的電子元件和發射元件進行了低功耗改造，相比原來傳統的有線變送器，耗電量大大降低；另一方面，自組織網絡中的節點在網關的統一管理下，只有收發信息時才會耗電，其他情況均保持休眠狀態，幾乎沒有電能消耗。同時，網關可以進行獨特的最小化能源管理，動態優化整個網絡的電源消耗，以平衡各設備的負荷。