现场设备未来会使用统一的无线协议吗？

　　过程工业对新技术的接受，不是一蹴而就的。从另一方面来讲，正常情况下，只要这些技术的应用能够带来足够大的收益，大到超过它完全不工作或工作不稳定所带来的风险，那么过程工业会循循渐进地在某些应用上应用这些技术。很多用户会在一些非关键的、试验性质的应用上测试新技术。在运行成功，并且获得足够大的经济效益后，就可规划用于新工厂的建设，但是建设地点必须有供应商的服务支持。这样，新技术会逐步地用于新建工厂的建设以及重大的现代化项目，最终成为工业标准。基金会总线（FF）的发展就遵循了上述路线，其基本技术最终在1996年成为标准，在大约20年后的今天，它已经成为诸如石油冶炼、化工和医药生产等连续流体过程工业新建工厂和现代化改造时所使用的标准。

正如在2000年左右，有线通讯标准所处的形势一样，目前在无线现场仪表标准领域，直接竞争的标准有：IEC 62734 (ISA100.11a) 和IEC 62591 (WirelessHART)。它们看起来都非常相似，因为都是基于IEEE 802.15.4发射芯片；但实际上它们非常不同，无法相互兼容。WirelessHART，由HART通讯基金会设计，通过无线网络，尽可能简单地传输HART数据，并可通过常见的HART工具和方法来安装和管理数据。ISA100无线则是由来自超过250个国家的专家所组成的一个开放标准组织设计，是一种基于无线网络的电信协议，用于过程数据的输出，无论是现有的设备，还是未来的、现在还没有发明出来的应用上，都可以利用。它的设计主要是为了实现高效的HART传输，尤其是传输任何使用IEC 61804 (EDDL)标准的现场总线数据对象。

图1 在某炼油应用中，多个现场温度变送器可以同时处理多个温度探头。图片来源：Yokogawa

无线现场仪表协议的标准之争

导致无线现场仪表协议没能获得更大范围认可的一个问题是：大多数新建工厂和大型现代化项目目前使用的都是基金会现场总线，一种有线、全数字网络，高度智能化的现场仪表总线。所以尽管WirelessHART和ISA100无线网络可以通过ROM（远程操作管理器：一种现场总线基金会类型的网关）在彼此网络间实现简单的数据交换，但是，一个真正智能化的无线版本的FF，而不是无线现场仪表，仍然不存在。现场总线基金会还没有测试的是工作在Wi-Fi上的FF HSE（高速以太网），或者是工作在基于 ISA100无线IP网络的FF HSE（高速以太网）。目前没有任何FF HSE无线版本，能够连接由供应商提供或认证的设备。

用户们知道，在所有无线网络标准竞争者中，有两家获得了主要仪表公司的支持。但更让用户担心的是，经常出现这样的情况：他们喜欢的现场仪表供应商所支持的无线网络标准，和他们喜欢的DCS供应商所支持的无线网络标准，并不一致。用户期待供应商能够解决这个问题，而不是使其变得更糟。缺乏统一的无线网络标准，或者获得广泛工业实践认可的协议，导致用户对无线现场仪表的接受程度比较低。当然了，在一些无线优势比较明显以及非快速控制回路的应用上是个例外。

ISA100与WirelessHART的比较

ISA100与WirelessHART协议的不同特性是什么？正如HART通讯基金会对该平台的描述中所说的，“WirelessHART技术允许用户从这些已经安装的智能HART设备上获得更多的未使用的信息。”

很明显，ISA100主要用于实现与智能过程控制现场仪表的通讯，经过简单方便的组态就能满足高性能要求。 根据标准的规定，在准备ISA100无线设备时，有很多种组态方法可供选择。在标准中，给出了这些选项的默认值集合，我们称之为路由属性，这些属性已经被优化，可用于保护过程控制现场仪表的“Mesh”网络。

因此，无线过程控制仪表用户不需要为新无线仪表组态，以满足该标准任何选项的要求。其它无线设备厂家也许有专门的费用，性能或安全方面的需求，也许需要使用在标准中为低成本设备所定义的I/O配置，或者需要对其它的ISA100特性做调整以满足它们的要求。客户定制版本的ISA100可以依据路由配置实现与现场仪表的相互操作，这是可以保证并经过合规测试的。但是ISA100无线配置的调整，则不是客户需要考虑的问题。

在ISA100的设计过程中使用的基本需求集，与很多年前在设计FF过程中使用的基本需求集一样。无论是ISA100，还是FF，其结构的根本是点对点通讯，而不需要主机或网关中继。ISA100和FF设备都有同步时钟，以支持智能网络设备中的时序安排。ISA100设备同步时钟的精度可达± 1.0 ms。这是为了满足电网用户对事后停机序列分析的需求而设置的。

例如，大多数过程控制现场仪表每秒钟采样一次（1Hz），这对于监视和