中國科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所所長(cháng)、研究員   于海斌 

   ■ 多種標準之間的紛爭，對于用戶(hù)有何利弊？目前主流的三大標準，您認為各自適合怎樣的應用需求？

   于海斌：標準化是工業(yè)產(chǎn)品獲得推廣應用的基礎。一方面，多種標準之間的紛爭，在一定程度上可以形成技術(shù)競爭力，加快技術(shù)成熟的步伐，對用戶(hù)來(lái)說(shuō)是有益的，用戶(hù)可以根據應用需求選擇不同的標準和技術(shù)。然而，另一方面，多種標準之間的紛爭，影響產(chǎn)品的兼容性和通用性，這種情況無(wú)論在技術(shù)層面還是市場(chǎng)層面都給用戶(hù)帶來(lái)了疑問(wèn)和困惑，進(jìn)而阻礙工業(yè)產(chǎn)品的大范圍應用推廣。

   工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)目前有三個(gè)比較公認的技術(shù)體系：無(wú)線(xiàn)HART、ISA100和WIA-PA。其中，無(wú)線(xiàn)HART技術(shù)由HART基金會(huì )于2007年推出，于2010年通過(guò)IEC投票成為第一個(gè)工業(yè)無(wú)線(xiàn)國際標準。無(wú)線(xiàn)HART提出的初衷主要是作為對有線(xiàn)HART技術(shù)的補充和增強，通過(guò)無(wú)線(xiàn)數字通道，獲取HART儀表的實(shí)時(shí)狀態(tài)、診斷信息以及多變量的過(guò)程信息，與有線(xiàn)HART和EDDL兼容。ISA100是由美國儀器儀表協(xié)會(huì )于2004年啟動(dòng)制定的，其主要目標并不僅僅是過(guò)程自動(dòng)化，而是綜合、全面、服務(wù)于整個(gè)工廠(chǎng)范圍內廣泛的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，采用基于6LoWPAN的網(wǎng)絡(luò )層設計，可以與FF、Modbus、Profibus、HART等多種傳統協(xié)議兼容。但ISA100.11a受技術(shù)框架等多種因素制約，其進(jìn)展相對慢一些，2011年底剛剛作為IEC公共可用性規范發(fā)布。WIA-PA是我國自主研發(fā)的，面向未來(lái)的流程工業(yè)泛在信息感知和物聯(lián)的無(wú)線(xiàn)技術(shù)。由于在網(wǎng)狀與星型混合拓撲結構、分布式網(wǎng)絡(luò )管理、自適應跳頻、分簇報文聚合等方面進(jìn)行了特殊設計，在規?？蓴U展性、抗干擾性和低能耗運行等關(guān)鍵性能方面形成了有特色的技術(shù)特征，從而成為繼無(wú)線(xiàn)HART之后新的IEC國際標準。

   ■ 數據傳輸實(shí)時(shí)性對于工業(yè)控制系統至關(guān)重要，當前工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)所能達到的實(shí)時(shí)性可以滿(mǎn)足怎樣的控制需求？

   于海斌：按照系統響應的緊急性要求，業(yè)界通常將工業(yè)應用分為三類(lèi)：安全類(lèi)、控制類(lèi)和監視類(lèi)，這三類(lèi)應用對數據傳輸實(shí)時(shí)性的要求遞減。

   （1）安全類(lèi)應用主要指與工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)安全相關(guān)的預警及所采取的緊急抑制響應，例如放射性物質(zhì)、有毒氣體的泄漏檢查、安全互鎖、緊急關(guān)閉、火災控制等。該類(lèi)應用刻不容緩，鑒于無(wú)線(xiàn)信道的不可預知性，目前無(wú)線(xiàn)技術(shù)通常作為有線(xiàn)通信的輔助手段，當然在有線(xiàn)技術(shù)無(wú)法實(shí)現的場(chǎng)景也可以作為主要通信手段。

   （2）控制類(lèi)應用包括閉環(huán)調節控制、閉環(huán)監督控制、開(kāi)環(huán)控制。閉環(huán)調節控制中的調節控制回路直接影響生產(chǎn)過(guò)程的正常運轉，對于工廠(chǎng)的設備、操作和人員至關(guān)重要，通常在PLC的通信周期內進(jìn)行周期性通信，PLC的循環(huán)周期通常是20~50ms，目前工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)通常只能滿(mǎn)足小規模應用的要求。閉環(huán)監督控制是指工業(yè)控制系統中次要的控制回路，閉環(huán)監督控制類(lèi)的通信特征與閉環(huán)調節控制相似，但時(shí)間約束不嚴格，目前的工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)可以滿(mǎn)足其要求。開(kāi)環(huán)控制是指人在回路中的控制。開(kāi)環(huán)控制一般來(lái)說(shuō)不是頻繁發(fā)生的，通常通信過(guò)程中1秒內的延遲是操作人員可以接受的。目前的工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)完全可以滿(mǎn)足其需要。

   （3）監視類(lèi)應用主要包括過(guò)程監視、預警和日志上傳下載等過(guò)程監視需要周期性數據傳輸，但對延遲的要求不高，通常在100ms以上。預警和日志上傳下載都屬于非周期性數據傳輸，且不頻繁發(fā)生。目前的工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)完全滿(mǎn)足監視類(lèi)應用的需求。

   ■ 工業(yè)無(wú)線(xiàn)要轉向大規模的工業(yè)應用，還需在哪些方面有所突破？

   于海斌：目前工業(yè)無(wú)線(xiàn)基本技術(shù)準備階段已經(jīng)完成，正在處于廣泛示范應用階段。一般認為，可以應對百點(diǎn)級規模的應用，更大規模應用的效果還有待在實(shí)際現場(chǎng)進(jìn)行考核。為了便于更好地進(jìn)行大范圍推廣，需要重點(diǎn)關(guān)注的主要因素有：

   （1）配套支撐技術(shù)：工業(yè)無(wú)線(xiàn)的基本技術(shù)標準已經(jīng)完成，但后續的安全技術(shù)、多網(wǎng)共存技術(shù)、一致性與互操作技術(shù)等系列配套與支撐技術(shù)及其標準，還有待進(jìn)一步完善，這對于推進(jìn)工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的系統化、實(shí)用化至關(guān)重要。

   （2）有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)技術(shù)集成方面：目前的工業(yè)系統仍然以有線(xiàn)為主，無(wú)線(xiàn)技術(shù)的應用首先應該解決的就是與原有系統的集成問(wèn)題，這是無(wú)線(xiàn)技術(shù)應用和推廣的前提。

   （3）低成本測控系統：工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)目前已取得突破性進(jìn)展，但圍繞工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)的相關(guān)測控系統技術(shù)還亟待開(kāi)展進(jìn)一步的研究，特別是面向具體行業(yè)的低成本解決方案，是實(shí)現工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)的規?；瘧盟匦璧?。   

   摘自《自動(dòng)化博覽》2012年第三期