無線技術大有可為
在無線技術的工業應用上,目前國內和國外都在探索*適合于當前無線技術發展狀況,又能實現無線技術特點的應用。設備狀態監控、設備資產管理、樓宇自動化……都是無線技術大有用武之地的方向。說得具體些,可以在用電纜相當費時費錢的場合方便地利用無線技術替代,在可以實現靈活的布置或增加檢測點不致耗費太多的場合,以及需要對在一定范圍內移動的設備進行檢測監控的場合,都能夠充分發揮無線技術的優越性。例如,需要監控旋轉機械設備或移動機械設備內的某些參數時,利用無線傳輸就可以避免采用不可靠的滑環接觸傳輸信號。再如,在沒有電纜橋架可供電纜敷設的地方,或是距離較長而檢測點很分散的地方,無線傳輸的解決方案既節省成本,又能快捷地實現。
無線技術已進入工業應用
目前國內無線技術工業應用的現狀,可以分兩條線索來談。一條線是國外一些強勢自動化廠商,如艾默生過程管理和霍尼韋爾,一直在高調推廣他們的適用于流程工業的無線產品,前者以采用無線HART協議的儀表產品為主,后者則打著OneWireless的旗號,希望能更多的覆蓋現場層、控制層和信息層,作為有線網絡的有力補充。這里還必須提到Siemens的無線產品,他們以無線局域網產品為主,瞄準的是在若干不便于敷設電纜的場合,在控制層的節點之間建立無線網絡的應用。這些國外公司基本上還是在傳統的自動化市場推廣他們的無線產品。
另一條線是國內的單位包括研究院所、高校和公司,運用無線網絡技術在探索協議的開發、產品的設計研發和應用。他們的應用特色是較多地關注運用無線網絡技術去解決那些國家建設中急需解決而又可以發揮無線網絡技術優勢的場合(常常是用在那些非傳統的自動化領域)。下面只舉兩個例子。
其一是,眾所周知的發生在前兩年南方一些地區的嚴重危害電力系統**運行的冰雪災害,特別是對高壓架空輸電線路,由于地理分布廣泛、長期暴露在自然環境下,覆冰嚴重時會引發嚴重的機械和電氣事故。基于無線公網、太陽能技術、傳感器技術和計算機網絡技術建立的輸電線路覆冰預警系統是一種有效的防冰手段,便于運行管理人員掌握現場覆冰狀況,及時采取有效措施將事故消滅在萌芽狀態。廣西電力工業勘察設計研究院針對廣西電網輸電線路覆冰預警系統的建設和運行狀況,著重分析了系統建設涉及到的設備工作電源、無線通信和覆冰數學模型等三項關鍵技術,并開發了基于GPRS和ZigBee技術的覆冰監測終端結構。
其二是,上海工業自動化儀表研究院下屬的智能儀表與系統所,運用他們所開發的基于IEEE802.15.4協議的無線變送器及其網絡,在上海鍋爐廠重型容器焊接車間構成的無線數據采集和處理系統,已成功地應用了一年多,獲得公司及其上級單位電氣集團的肯定。這種真正意義上的實時質量監控系統,實現了對焊接過程參數進行可視化實時監控并記錄,對產品實行完整的可追溯性流程,對產品的質量做到防差錯控制,進而將焊接過程從過去粗放型生產模式轉向集約化的生產模式奠定了技術條件。
他們開發的系統與其它國內外的系統比較,有兩個顯著的特點:**,采用無線短程網采集數據,再通過無線網絡/有線網絡的網關送入上位計算機存貯和處理;這在之前是國內外****的。**,針對一臺焊機只要設數據采集節點,生產現場即使有數量很多的焊機在同時作業,只要每臺焊機設一個采集終端,所有的數據都能夠經由部署在生產現場的無線網絡的路由節點和協調器/網關節點,可靠地送入計算機。而國外廠家均是一臺焊機配備一臺數據采集分析儀。顯然這種方案不但成本低,易于推廣,而且更適合于建立規模大小不等的集約化焊接作業的實時運行管理平臺。
無線技術如何轉向大規模工業應用
綜上所述明顯可見,在若干新興的自動化技術中,無線網絡技術在我國工業上的應用已經跨出了成功的一步,但還限于試點或局部的應用。這就是說,離由點到面大規模的推廣恐怕還有相當長的路要走。對于國外無線網絡和儀表產品,由于具有良好的技術和生產基礎,一旦解決了無線網絡的技術難題之后,應對目前的應用還是綽綽有余的。主要的問題恐怕在于價格相對昂貴,非必要時用戶不會作為優選。對于國內開發的無線網絡產品,其優點是價格相當便宜,但目前基本上處于小批試制階段,缺乏批量生產的手段和經驗。換言之,國內開發的無線網絡產品還需要經過一個由科研開發到成熟批量生產的跨越。若能加速完成這一跨越,勢必會極大地促進我國無線網絡技術的廣泛應用。
當前一個很有利的形勢是信息化和工業化的兩化融合已經作為國家長期的工業政策以及物聯網的蓄勢以待,都為無線網絡技術的發展應用提供了大展宏圖的氛圍。試以上面提到的焊接過程的無線數據采集和處理系統為例,如果不僅僅把其功能局限于焊接質量的監測,而是從企業管理信息化的全局去思考,讓它發揮更大更深層次的作用,建立一個焊接過程運營管理平臺,從工業化、信息化融合的要求出發實現更多的管理功能,諸如:監控(防止因焊機誤操作、焊機功能失效或非授權干預致使焊接缺陷;通過監控焊接參數,使參數優化設置成為可能);故障診斷(為快速直接確定造成焊接工件缺陷的原因和操作者提供依據);數據記錄和文檔制作(對所有焊接的實際過程參數及相關的信息進行記錄。對焊接記錄進行保存,統計,分析,實現產品的可追溯性及對焊接生產的有效管理);焊接生產管理(提供相關焊接操作的工時、工藝考核的原始依據)。這就將無線傳感器網絡的工業應用技術拓展到更廣泛的范圍,著重于讓焊接生產過程集約化管理功能建立在無線傳感器網絡基礎之上,豈不是讓無線網絡技術發揮了更強大的作用!