全集成式无线通信论文
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇全集成式无线通信论文范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
1．1霍尼韦尔公司产品
1．1．1新开发的现场无线通信网络设备
该公司新开发的现场无线通信网络称为“带Cisco节点的OneWireless工业无线架构”，其中新采用的现场无线通信网络设备有CiscoWLAN控制器、CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备。OneWireless无线通信网络采用了支持标准的Cisco公司组态和拓扑结构统一的无线网络技术，包括使用冗余交换机、冗余的无线局域网控制器以及多重网络接入点MAP（mashaccesspoint）和根接入点RAP（rootaccesspoint），建立一个强大的和高可用性的网络。
1．1．2系统组成
该公司新开发的现场无线通信网络设备组成如图1所示。CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备和原有系统作为网关使用的多功能节点的功能完全一样，可以与ISA100．11a无线现场设备网络连接，作为无线现场设备的接入点；也可以与IEEE802．11a／b／g／nWiFi设备网络连接，作为无线WiFi设备的接入点；还可以用作IEEE的802．11a／n（Mesh网状）无线主干网络连接，实现多个接入点之间的相互无线通信，构建自组织、自愈合的无线主干网络。不同之处在于，该节点设备还支持802．11n，最大带宽可达300Mbit／s，所以速度更快，而多功能节点最大带宽只有54Mbit／s。该设备内嵌CiscosCleanAir技术，能够优化智能无线网络的通信，降低无线信号干扰，提高通信空间的无线通信质量，明显改善无线网络的通信性能，方便用户的使用。CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备共有5根天线。上面3根天线是主干网络和WiFi移动天线；下面2根是ISA100．11a无线仪表天线，可以同无线仪表通信，而且采用了Duocast技术，可实现同时接收数据，通信速度比1根天线时提高1倍，通信距离延长约67％。CiscoWLAN控制器用于管理CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备，可以降低网络设计和运行的维护成本。图1中，多台CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备作为网络接入点设备，接入支持ISA100．11a无线现场仪表和支持IEEE802．11a／b／g／nWiFi的无线设备（包括：图1中所示的移动工作站、无线振动变送器、摄像机、手持设备、无线携带式气体探测器等），多台CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备之间又可通过高带宽的IEEE802．11a／n无线Mesh回传网络通信。其中的1台CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备作为根接入点通过IEEE802．3有线以太网连接到CiscoWLAN控制器，CiscoWLAN控制器负责系统内的无线局域网功能，如安全策略、入侵防御、RF管理、服务质量（QoS）和流动性。无线设备管理器WDM可以支持集成ISA100．11a主干网和ISA100．11a现场设备的CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备，它具有无线现场网络的网关、系统管理器、安全管理器的功能。无线设备管理器WDM的无线现场网络容量为40台CiscoAironet1552SOutdoorAP节点或FDAP现场设备接入点、100台无线现场设备。
1．1．3与主机系统集成
基于R210版本的OneWireless和R400版本的ExperionTMPKS的无线网络与主机系统集成如图2所示，ExperionC300控制器通过WDM获取现场无线仪表的过程数据，C300和WDM的通信协议为ModbusTCP，在C300中把WDM组态为Modbusslave即可，或组态成C300和WDM的CDA内嵌式通信，ExperionPKS控制模块可以集成无线仪表的过程数据和报警信息，支持实时监视和控制，实现历史数据存储，这是在ExperionDCS的控制层L2实现的。在DCS中创建“WirelessDMZ”（无线隔离区），而现场移动操作终端、无线巡检手持设备、可燃气体监测、即时定位、视频信号和其他WiFi802．11a／b／g设备可通过无线主干网络与ExperionDCS的控制层L3路由器连接。控制层L2是监控层，而控制层L3是先进控制和先进应用层。
2艾默生过程管理公司产品
2．1新开发的现场无线系统设备
从DeltaV11版开始，提供了DeltaVS系列无线I／O卡（WirelessI／OCard）和781远程链路（WirelessFieldLink）组成的全冗余WirelessHART解决方案。在新的架构方案中，还可以看到采用CiscoAP节点设备作为主干网络节点，按其在网络中的功能也分为MAP和RAP。
2．2系统组成
上述新的结构将现有的1420无线网关的功能分为两个部件：无线I／O卡和781远程链路，无线I／O卡有2个EthernetI／O口实现与控制系统DeltaV局域网的有线连接，由远程链路实现与WirelessHART无线现场网络连接，这两者之间采用4根导线连接，最远距离达到200m。其中一对导线为无线I／O卡电源线，另一对导线为远程链路的通信线。虽然无线I／O卡可以安装在1级2区危险的环境中，但一般安装在控制室内，远程链路则远离控制室，可安装在防爆等级更高的危险的环境中，如1级1区。DeltaVS系列可接入最多120个无线I／O卡和781远程链路，每对冗余的781远程链路可接入最多100台无线变送器。采用接入点的方式时，某应用于油井的工业无线系统设备组成如图3所示。MAP安装在WirelessHART原有网关附近，以有线以太网方式与网关连接，采集该井口区域无线现场设备的信息；多个MAP又以WiFi无线方式将多个井口的无线现场设备的信息传送到RAP，然后与控制系统以ModbusTCP／IP，OPC等方式连接。
2．3与DeltaV主机系统集成
从DeltaV11版开始，提供了DeltaVS系列无线I／O卡和781远程链路组成的完全冗余的WirelessHART解决方案，如图4所示，可与所有的DeltaV和AMS的应用实现本地集成。无线I／O卡直接挂在控制网络上，本身就是控制器的一个节点，DeltaV提供的组态工具也完全支持无线I／O卡和无线仪表的组态、设备监视等功能，系统还可以自动识别无线I／O卡和无线设备，可方便快捷地进行安装和调试。新的DeltaV架构以冗余远程链路的形式实现全冗余无线网络，全冗余包括DeltaV通信网络、24V（DC）电源、无线I／O卡远程链路以及自适应Mesh网络本身的多条通信路径。
3横河电机公司产品
3．1新开发的现场无线通信网络设备
该公司早期开发的现场无线系统设备包括YFGW710无线现场集成网关和无线现场设备，YFGW710提供网关功能和系统管理器的功能，并直接连接无线现场设备。新开发的现场无线设备有YFGW410现场无线管理站、YFGW510现场无线接入点、YFGW610现场无线介质转换器。YFGW410具有ISA100．11a无线网络管理功能（即系统管理器和安全管理器的功能）和网关功能；YFGW510现场无线接入点为主干路由器，除可接入现场无线设备外，还可提供IEEE802．11a／b／g（无线局域网）及100BASE－TX和100BASE－FX有线连接；现场无线介质转换器YFGW610在YFGW410和YFGW510之间主干通信的连接接口作连接转换，4端口介质转换器YFGW610安装在YFGW410和YFGW510之间，将YFGW410下层的金属网络连接（100BASE－TX）的接口转换成与远程YFGW510的光纤网络接口连接（100BASE－FX）。
3．2系统组成
新开发的全集成式多应用无线通信网络设备组成如图5所示。其中，现场无线子网A由YFGW510的现场无线接入点接入子网内现场无线设备的数据，再通过光纤通信传至YFGW610现场无线介质转换器，转换成YFGW410现场无线管理站可接收的下层金属网络连接信号（100BASE－TX）；现场无线子网B由YFGW510的现场无线接入点接入子网内现场无线设备的数据，再通过100BASE－TX直接接入YFGW410现场无线管理站；现场无线子网C由YFGW510的现场无线接入点接入子网内现场无线设备的数据后，再通过无线LAN传到无线LAN接入点，然后与YFGW410现场无线管理站连接。当然，也可通过早期的YFGW710无线现场集成网关以Modbus／TCP的方式接入主机系统。在信息网络层次，设有现场无线OPC服务器、现场无线管理器、NTP服务器，现场无线OPC服务器的软件，提供一个基于OPC基金会规格创建的接口。该服务器软件通过OPC接口与带现场无线管理站或现场无线集成网关系统的主机连接。现场无线管理器用来执行现场无线网络的设置和管理。NTP服务器是网络时间协议服务器，用于现场无线系统进行精确的时间管理，现场无线系统要求NTP服务器与现场无线管理站或现场无线集成网关相连以共享NTP服务器。1对YFGW410现场无线管理站通过同步电缆彼此连接，对主机系统和YFGW510的现场无线接入点提供冗余的无线网络管理和网关功能。在图5所示的每一个现场无线子网中，可安装1个或多个YFGW510现场无线接入点，可连接多达100台现场无线设备。1对YFGW410现场无线管理站可以连接多达20个现场无线子网以及500多台现场无线设备。
3．3与主机系统集成
无线系统可与横河电机目前主要的CENTUMVPDCS连接，即可在CENTUMVP操作和监视屏幕上显示现场设备的测量数据。无线系统与CENTUMVP连接有两种方式：在FCS现场控制站通过子系统以太网通信模块通信（见图6）和通过通用子系统网关（GSGW）通信。在FCS现场控制站通过子系统以太网通信模块（ALE111）通信，要求CENTUMVP为R4版本。菲尼克斯公司产品该公司的WLAN接入点可与多台RAD无线网关组成回传网络，这些设备都集成了802．11b／gWLAN收发器，通过WiFi将采集的所有信息传送到WLAN接入点，然后以标准的Ethernet接口与主机系统相连，如图7所示。
4结束语
随着流程行业无线通信技术的迅猛发展，无线网关加无线现场设备的简单架构的无线网络已经发展到全集成式多应用无线通信网络。使得仅支持无线变送器应用扩展到支持移动工作站、无线巡检、人员安全系统、工厂安全系统、视频监控的应用，提高了无线通信速率，扩大了应用规模，并提供了覆盖从主机系统到现场无线网络的全面冗余配置。
作者：方原柏 单位：昆明有色冶金设计研究院