封面故事-无线应用:更低的成本，更高的生产力，遵从性

最近，西部炼油公司和丰田汽车制造公司在肯塔基州应用了工业无线技术，显示了高达90%的安装成本节约，并提高了生产率、安全性、安全性和法规遵从性，从而获得了非常快的投资回报(ROI)机会。

无线工业产品的全球出货量预计将从2009年的120万增长到2015年的300多万，复合年增长率(CAGR)为18%。IMS Research表示:

• 许多用户认为安装无线设备很有价值
• 许多人在一年内就看到了投资回报率
• 未来的增长将由无线的新用例驱动(所以环顾四周)
• 在终端用户投资无线基础设施之后，扩展到更多应用程序将变得更具吸引力
• 在未来的应用中，缺乏标准化将变得更加重要，投资回收期也会更长。
• 如果对这些应用的投资是有吸引力的，最终用户必须确定他们可以在许多年内采购替换部件。

有了这样的结果，实现工业无线可能已经从投资回报率的理由转变为更多地解释为什么您还没有获得这些好处。一个无线网络广播解释了更多，以及下面关于无线和SCADA的额外提示和图表，其他福利链接在www.globalelove.com/wireless。西部炼油公司高级过程控制工程师Reginald Joseph向Control Engineering公司介绍了工艺装置和储罐操作的以下好处。

更少的布线成本，更高的性能

在西部炼油公司的盖洛普，新墨西哥州，炼油厂，工艺装置和罐操作已经升级使用先进的无线网状网络。根据西方炼油公司的经验，在传统铜线会增加成本、维护和不可靠性的应用中，无线是一种理想的替代方案。使用无线技术，工厂基础设施投资减少，投资回报(ROI)可能显著。以前不可能发生的项目现在变得有价值了。作为四角地区唯一活跃的炼油厂，西部石油公司的盖洛普炼油厂主要依赖于当地生产的高品质原油原料，被称为“四角甜”。这些原油供应由该地区以外的原料补充。

多山的项目

该作业位于近7000英尺的岩石和山区地形上。生产过程和存储设施覆盖了很大的地理区域，因此用于监控炼油厂远程非现场单元的仪器仪表可能非常昂贵。现场调查确定了项目范围和挑战，考察了工厂所需的覆盖区域、现有的电力和网络基础设施以及实施目标(近期和长期)。它还评估了当前使用或环境中的干扰频率和操作频率，并确定了任何潜在的安全风险。

盖洛普炼油厂使用传统的霍尼韦尔TDC 3000分布式控制系统(DCS)。管理层设法将监测能力扩展到偏远的油库地区。用于监测室外储存单位的传统布线和管道的费用估计为每箱$15 000至$22 000。常规测量技术安装成本的90%可用于电缆导管及相关施工。对于无线现场设备，有线基础设施在很大程度上是不必要的。使用工业无线解决方案可降低过程监控成本，允许连接到物理上或经济上难以访问的点，并允许轻松扩展额外的测量或驱动点，以降低发射机的成本。安全可靠，电源管理和多速监控是可预测的，并且提供Wi-Fi覆盖，无需额外费用。

无线的好处

• 工业无线技术
• 革新过程测量
• 为优化工厂性能、可靠性和安全性提供了新的机会，同时降低安装成本
• 通过增加无线发射机，为涉及监控、监视、指示和报警的应用程序提供一种负担得起的和准确的替代方案
• 在无线电技术和通信协议的最新进展下，能否在最苛刻的工厂环境中运行
• 将自愈无线网状网络引入众多工业应用，超越常规现场设备的无线支持版本，用于过程自动化。

2008年，盖洛普炼油厂开始实施一种无线解决方案，该解决方案结合了多协议、多标准的无线网络，同时与Wi-Fi和工业I/O设备通信。它还使用可选的冗余同步网关，将无线网络连接到过程控制网络(PCN)。无线“骨干网状”架构将现场和工厂级应用程序集成在一个统一的网络上。网络使用外部供电的多节点分散在覆盖区域内。该设备支持过程控制应用的工业无线标准，并在所有级别提供传感器数据传输冗余。多节点之间相互通信，并提供将信息带到网关的回程，在网关中，信息传递到更大的有线PCN。啮合作用发生在多结点之间，而不是在仪器上。为了安全起见，至少有两个多节点从每个仪器接收数据，创建冗余路径。

网关，38个仪器

盖洛普炼油厂实现的多功能无线网状网络在一个网络中支持多种应用。无线技术最初用于罐的测量，现在正在工艺装置中引入高水平的模拟和数字指示。无线监控数据集成到炼油厂现有的DCS和先进应用程序中。无线发射器已经取代了用于阀门定位和过程变量指示的过时的气动设备。具有窄带射频跳频的优化无线基础设施可确保最大性能。无线设备将测量数据传输到连接到工厂控制系统的基础无线电。

西部炼油公司目前的安装包括一个无线系统网关和四个冗余多节点，连接38个无线仪器。无线现场设备将信息发送到一系列多节点，创建一个网状基础设施，最大限度地提高正常运行时间和数据安全性。在盖洛普炼油厂，无线变送器打破了监测变量的障碍，传统的硬线变送器的实施成本太高、难度太大或太耗时。仪器设计用于没有电源，远程或难以访问，需要频繁更改仪器方案，或通常采取手动读数的应用程序。

通过无线发射机，炼油厂的工程师可以轻松地增加测量的数量、频率和类型。此外，它们可以通过自动在线数据收集取代手动读数来提高测量的准确性和一致性。与控制系统的在线通信还有助于确保信息的精确时间跟踪，用于排除过程问题。

项目结果

对于西部炼油公司来说，无线已被证明是传统铜线的理想替代品，因为传统铜线会增加成本、维护和不可靠性。ISA100 DSSS无线发射器可用于监测危险和偏远地区的各种过程和资产，这些数据可用于各种系统。无线跳频扩频技术还增加了安全性，并确保任何一个频率上的噪声干扰不会阻碍通信或引起安全问题。一个可扩展的无线网络可以节省频谱和功率。

据相关人士透露，无线安装快速、廉价、简单。操作员、工程师和技术人员需要学习、操作和维护一个系统。无线技术使工厂人员能够对不断变化的条件快速做出反应，并收集优化流程所需的信息。工厂基础设施投资立即减少，并可实现显著的投资回报率。I/O成本已显著降低，以前无法实现的项目现在立即变得有价值。

到2011年，西部炼油公司计划在整个盖洛普炼油厂安装100多个无线发射机，用于各种过程监测任务以及非关键控制应用。无线仪器将安装在至少六个以上的工艺装置上。第一个与控制相关的无线应用将在场外混合。在西部炼油公司，无线应用帮助优化了工厂的生产力和可靠性，提高了安全性和安全性，并确保符合法规。无线技术的关键价值不仅在于避免有线的成本，还在于能够将有价值的数据集成到现有的控制系统和先进的应用程序中，同时还可以与其他联网应用程序共享这些数据。阅读更多详细信息，并在下面查看有关此应用程序的更多图像。

无线监控，合规

接下来，Banner Engineering无线产品部的技术内容架构师Susan Schnelbach解释了无线监测滞留池水位如何帮助丰田汽车制造肯塔基州遵守联邦法律和相关监管要求。蓄水池通常用于控制雨水径流的释放，特别是当径流中可能含有来自停车场或建筑物屋顶的污染物时。使用无线监测系统，不需要有人开车到每个池塘手动监测水位。

随着1972年《清洁水法》的通过，美国环境保护署负责管理雨水径流。该法案的目标是将美国水域恢复到“为鱼类、贝类和野生动物提供保护和繁殖，并为水中和水上娱乐提供条件”的质量水平。1987年的《水质法案》扩大了对水的监管，将工业雨水径流包括在内，并要求各州负责向大型制造工厂颁发国家污染排放消除系统(NPDES)许可证。然后，这些设施必须调节所有直接进入美国任何水域或市政雨水下水道系统的径流。

肯塔基州丰田汽车制造公司是一家位于肯塔基州乔治城的大型汽车制造商。美国有四个这样的蓄水池，彼此相距一英里。这些蓄水池也被几座大型建筑隔开。池塘的水必须在每月的第一场暴雨后进行测试，然后打开池塘的排水口，让池塘排入当地的溪流或小溪。在月底，排水闸门会关闭，直到下一次暴雨来临，在放水前再次进行测试。如果在测试之前下雨，丰田的员工必须密切关注池塘的水位，直到水可以测试和释放。

不需要视线

由于涉及的距离，以及无线电之间的几个建筑物的位置，丰田汽车制造肯塔基州与供应商合作，决定使用无线电，通过多跳传输数据，返回到一个基于pc的控制器的中心位置。使用无线电消除了池塘和控制位置之间视线的需要。无线网络由一个主无线电和许多中继器或从无线电组成。网络是围绕分层通信架构构建的自形成、自修复网络。

当无线网络最初形成时，主无线电在范围内“搜索”任何中继器或从机。在主无线电范围之外的中继器和从站会寻找其他中继器来“连接”，自动形成尽可能高效的无线网络，同时仍然保持足够强的无线电信号来可靠地传输数据。除了自动形成复杂的无线电网络外，网络还可以自愈。如果一个无线电失去与无线网络的同步，它可以使用不同的中继器无线电重新连接到网络。

对于这种滞留池监测应用，在每个池安装了潜水压力传感器和具有模拟输入的无线收音机。这两款设备都由太阳能电池板和备用电池组供电。压力传感器每隔5分钟对池塘水位进行采样。池塘水位数据被传回主无线电，主无线电安装在建筑物的屋顶上，电源从可用的10v dc到30v dc。所有无线电都采用高增益全向天线，以确保在各个方向上形成可靠的远程通信网络。主无线电连接到一个主机系统，该系统记录了池塘水位的数据，并在池塘水位上升时通知丰田员工。

自我形成，自我修复的无线电

已经成功地使用无线电监测了四个蓄水池。丰田汽车肯塔基制造公司和负责收集蓄水池水位信息的员工取消了几个蓄水池的人工流程，确保环保合规。由于网络是自形成和自修复的远程网络，它们易于安装和维护。在安装无线解决方案之前，监测蓄水池水位需要有人在暴风雨期间每天开车去每个蓄水池几次。

使用传感器和无线解决方案，无需人工收集池塘水位数据。该实现从每个池塘收集更多信息，允许员工更准确地跟踪径流池的水位，并防止未经测试的水意外释放。阅读更多详细信息，并在下面查看有关此应用程序的更多图像。

详情如下:

西部炼化无线应用

丰田无线应用

其他无线应用程序和教程:www.globalelove.com/wireless

相关网络广播:www.globalelove.com/webcast

更多关于工业网络的信息:www.globalelove.com/networks

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