首先,横河现场无线网络系统采用了高性能的无线回路技术,既能保障远距离通信(无障碍物区的通信距离可达500米),在金属管道等障碍物密集区也能稳定可靠地收发信息(通信距离可达50米),从而保证了工业生产现场的稳定可靠的通信。
其次,横河现场无线骨干网络主要由无线管理站(YFGW410)与无线接入点(YFGW510)构成,它们相互独立,可形成深度冗余机制,从而保障无线网络系统可靠运行。另外,这样的构造还有好处:1)现场安装与维护十分便利;2)有助于构建大规模网络系统,一个无线管理站下面可以连接20个无线接入点(即20个子网络),最多可容纳500个现场无线仪表(更新周期为5秒时)。
此外,横河现场无线可支持星形拓扑、以及Mesh拓扑(可支持固定通信路径),从而可有效管理网络的延迟时间,保证网络通信的确定性。
如图6所示,横河电机SIL2认证无线气体检测系统可采用深度冗余设计:2个无线管理站通过标准的通信协议,如Modbus TCP/IP、Modbus RS485等,与上位机SIS系统集成;2个无线管理站之间通过专用的同期电缆连接,分别为主机与热备机,当系统监测到设备故障,1秒内就能完成主辅机功能切换;2个无线接入点同时接收现场无线设备的信息,并同时将现场信息传送给上位无线管理站,若其中一个无线接入点发生故障,现场无线设备的信息则通过另外一个无线接入点,零延迟地将信息传送给上位系统。这样网络设计可以充分保障气体泄漏检测系统运行的可靠性与确定性。
图6 无线气体检测系统的深度冗余设计
无线红外气体检测仪GS01采用的是PROFIsafe安全协议。横河无线管理站,即网关,支持PROFINET。横河网关无需支持PROFIsafe接口,通过如图黑色通道(BlackChannel),即可在ISA100应用层上实现安全相关的通信。图中紫红色虚线框内为三个独立设备(分别是控制器、网关、以及气体检测仪)在黑色通道中的通信栈。这个黑色通道需要保证三个因素:通信方式独立; 从传感器到网关的整个通信路径,需要支持ProfiNET; 可避免各种通信失败,确保SIL能力。
另外,无线网络要在SIL环境中使用,错误处理机制需要解决相关安全协议,需要能够避免各种错误,如重复、删除、插入、重新排序、数据损坏、延迟、寻址等。SIL2认证无线气体检测系统,可满足上述各种安全相关的要求,可以说是横河现场无线在安全用途的应用中,最成功的应用之一。