文劍峰（中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518067）

1 無線儀表廠家及產(chǎn)品

目前，無線儀表標(biāo)準(zhǔn)主要有兩個(gè):一個(gè)是Emerson主導(dǎo)的WirelessHart，生產(chǎn)儀表廠家有E+H、ABB和SIEMENS；另一個(gè)是Honeywell主導(dǎo)的ISA100，生產(chǎn)儀表廠家有YOKOGAWA和GE。WirelessHart一般傳輸距離是200米，ISA100傳輸距離是600米。具體的無線儀表廠家及產(chǎn)品如下:

1.1 Emerson:WirelessHart壓力變送器、溫度變送器、無線網(wǎng)關(guān)

1.2 Honeywell:ISA100.壓力變送器、溫度變送器、無線網(wǎng)關(guān)

1.3 Yokogawa:ISA100.壓力變送器、溫度變送器、無線網(wǎng)關(guān)

2 無線智能儀表在中海油成功應(yīng)用案例:

2.1 潿洲11-4N平臺(tái)現(xiàn)場安裝9臺(tái)3051無線壓力變送器，3臺(tái)648無線溫度變送器，1臺(tái)1420無線網(wǎng)關(guān)，并組成無線網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)關(guān)通過ModbusRS-485與上位機(jī)通信。（EmersonWireless Hart無線產(chǎn)品）

2.2 潿洲6-9&6-10WHPA平臺(tái)現(xiàn)場安裝有20臺(tái)無線壓力變送器，10臺(tái)無線溫度變送器。（EmersonWirelessHart無線產(chǎn)品）

2.3 旅大27-2/32-2PSP平臺(tái)采用10臺(tái)Rosemount3051S無線壓力變送器和一臺(tái)艾默生無線網(wǎng)關(guān)1420。

2.4 友誼號(hào)單點(diǎn)改造采用艾默生無線網(wǎng)關(guān)1420，Rosemount 648溫度變送器和Rosemount702開關(guān)量變送器。

2 無線智能儀表在海上采油平臺(tái)應(yīng)用的優(yōu)勢

2.1 降低安裝工作量和安裝成本，節(jié)省安裝調(diào)試時(shí)間。無需布線、無需安裝橋架、大幅度減少現(xiàn)場儀表與中控室的接線、查線、聯(lián)校及安裝調(diào)試時(shí)間。

2.2 改擴(kuò)建容易，方便預(yù)留井槽的開發(fā)。在開發(fā)預(yù)留井槽時(shí)，直接安裝新增的無線儀表，即可加入現(xiàn)有無線架構(gòu)。改擴(kuò)建時(shí)，儀表設(shè)計(jì)方便，不必考慮電纜、橋架、接線箱、端子柜I/O卡件、施工查線聯(lián)校簡單。

2.2.1 后期維護(hù)方便，只需要維護(hù)無線儀表和節(jié)點(diǎn)即可，無需考慮儀表電纜的維護(hù)。

2.2.2 無線技術(shù)擴(kuò)展了現(xiàn)有控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

2.2.3 為無人值守平臺(tái)提供更豐富的過程數(shù)據(jù)和診斷信息。

3 海上平臺(tái)采用無線儀表進(jìn)行監(jiān)測的過程數(shù)據(jù)

4 艾默生智能無線技術(shù)

艾默生智能無線架構(gòu)分為兩層:第一層是現(xiàn)場無線設(shè)備組成的自組織網(wǎng)絡(luò)（selforganizingnetwork），這些設(shè)備以自我組織、智能化的方式與網(wǎng)關(guān)（gateway）進(jìn)行無線通訊；第二層是網(wǎng)關(guān)和主機(jī)系統(tǒng)的無縫集成。主機(jī)系統(tǒng)可以是DCS，PLC，HMI或類似于設(shè)備管理和維護(hù)的工作站等。該無線架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了主機(jī)系統(tǒng)和現(xiàn)場儀表間的信息傳輸和交互。1420無線網(wǎng)關(guān)適合戶外安裝，防護(hù)等級符合NEMA4X/IP65規(guī)定，低銅鋁合金外殼，聚氨酯噴漆。工作環(huán)境:-40oC-60oC，100%濕度無凝露。防爆等級，Zone2/Division2；非易燃認(rèn)證Class1,Division2,Groups A,B,C和D；防塵爆ClassI/II/III,Division1,GroupsE,F和G。網(wǎng)關(guān)由24V0.5A直流供電，電源來自DCS供貨商FAR機(jī)柜間配電。

現(xiàn)場無線設(shè)備通過網(wǎng)關(guān)與主機(jī)系統(tǒng)DCS通訊。主以太網(wǎng)Ethernet10baseT標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，供與主機(jī)系統(tǒng)的通訊和現(xiàn)場維護(hù)之用。同主機(jī)系統(tǒng)的通訊協(xié)議是OPC和ModbusTCP/IP，數(shù)據(jù)包括32位浮點(diǎn)。網(wǎng)關(guān)傳輸所有的HART數(shù)據(jù)（PV、SV、TV、QV）及其它設(shè)備智能信息。以太網(wǎng)通訊時(shí)網(wǎng)關(guān)內(nèi)置安全保護(hù):TCP/IPSSLenabled，HTTPsecure?？蛇x副以太網(wǎng)Ethernet 10baseT標(biāo)準(zhǔn)通訊接口以拓展系統(tǒng)與上位或第三方系統(tǒng)的連接。網(wǎng)關(guān)配備了串行通訊口:RS485，ModbusRTU，2線制，支持多點(diǎn)連接，波特率可設(shè)置從9600至57600bps，距離不大于1,500m。

艾默生提供的3051S無線壓力/差壓變送器是基于微處理器的智能設(shè)備，是成熟的有線3051S系列產(chǎn)品家族的升級產(chǎn)品，同樣具備完全而豐富的自診斷功能。變送器支持Wire?lessHART協(xié)議，具備標(biāo)準(zhǔn)的HART設(shè)備描述文件（EDDL），使用常規(guī)的HART手操器、設(shè)備管理PC軟件等工具組態(tài)?，F(xiàn)場設(shè)備有LCD顯示界面，可組態(tài)顯示以下信息:過程變量PV、設(shè)備位號(hào)、電池電壓、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等?，F(xiàn)場設(shè)備通過Wire?lessHart數(shù)字通訊協(xié)議向無線網(wǎng)關(guān)傳輸實(shí)時(shí)過程數(shù)據(jù)和豐富的診斷信息。3051S無線變送器防護(hù)等級符合NEMA4X/IP66，低銅鋁合金外殼，聚氨酯噴漆。工作環(huán)境:-40oC-85oC，100%濕度無凝露。具備本安，非易燃性和防塵爆認(rèn)證。本安認(rèn)證為ClassI/II/III,Division1,GroupsA,B,C,D,E,F,G。 ZoneMark?ingClassI,Zone0,AExiallC。溫度代碼T4（Tamb=-50-70°C）；非易燃性ClassI,Division2,GroupsA,B,C,D；防塵爆Class II/III,Division1,GroupsE,F,G；環(huán)境溫度為-50至85°C?，F(xiàn)場設(shè)備參考精度為滿量程的±0.055%或讀數(shù)的±0.04%，包括線性、重復(fù)性和遲滯性?？傮w可能性誤差為可調(diào)測量范圍的±0.15%，包括25oC的環(huán)境溫度變化影響，0至100%的無凝結(jié)濕度的影響以及50bar靜壓變化的影響。測量范圍為最大200:1，現(xiàn)場可調(diào)。

艾默生無線儀表在恩平24-2平臺(tái)的鏈接網(wǎng)絡(luò)圖如下:

5 艾默生無線儀表技術(shù)在恩平24-2平臺(tái)應(yīng)用的幾點(diǎn)體會(huì)

5.1 艾默生現(xiàn)場無線設(shè)備組成的通訊網(wǎng)絡(luò)，采用全網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（meshtopology），集成工業(yè)級的安全措施，通過高度可靠的冗余路徑進(jìn)行通訊。

5.2 現(xiàn)場無線設(shè)備包括測量井口區(qū)每口油井的溫度、壓力等過程參數(shù)的無線儀表、以及無線網(wǎng)關(guān)等。這些設(shè)備配備無線發(fā)射裝置，設(shè)備和微波發(fā)射部件無縫式地集成于一體，無線儀表通過工業(yè)級本安認(rèn)證的鋰電池供電，可以應(yīng)用與I類防爆區(qū)（如井口）。

5.3 艾默生現(xiàn)場設(shè)備的無線技術(shù)完全符合當(dāng)前流程行業(yè)中無線通訊國際標(biāo)準(zhǔn):WirelessHART（IEC62591），物理層采用2.4GHz的世界公用頻段（ISM，2,400至 2,482.4MHz），直接序列擴(kuò)頻技術(shù)（DSSS）和跳頻技術(shù)（FHSS），無需重新組態(tài)或人工介入，設(shè)備可以自動(dòng)跳頻；無線通訊的鏈路層（LinkLayer）符合IEEE802.15.4工業(yè)無線通訊標(biāo)準(zhǔn)；

5.4 艾默生無線通訊網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)保證了可靠通訊和簡易使用?，F(xiàn)場智能無線設(shè)備支持HART協(xié)議，如HART命令和設(shè)備描述語言（EDDL），并具備通過有線連接標(biāo)準(zhǔn)的HART組態(tài)工具以設(shè)置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)示（NetworkID）和加入密碼（JoinKey）的安全功能，比如HART手操器或配備HART調(diào)制器的管理軟件；基于標(biāo)準(zhǔn)的HART協(xié)議，現(xiàn)場儀表的過程參數(shù)包括了PT、TT實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；此外還包括:可組態(tài)的過程測量參數(shù)的工程單位、設(shè)備生產(chǎn)廠家信息、更新速度、傳輸速度、節(jié)點(diǎn)延時(shí)、電池電壓、設(shè)備健康等信息；通過標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備管理軟件可以實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)的HART有線儀表一體化設(shè)備管理。

5.5 無線儀表的使用更加經(jīng)濟(jì)、更加便捷，可以用來采集到更多的過程數(shù)據(jù)，進(jìn)而改善平臺(tái)中控系統(tǒng)的控制性能，并且以更低的成本來滿足現(xiàn)場改造的需求。

5.6 安裝極其方便。壓力變送器有螺紋連接口，1/2-14 NPT，陰螺紋。連接材料和焊接部件是316不銹鋼材質(zhì)。測量部件是隔膜型，有機(jī)硅填充，可處理最高120oC溫度的正壓工況。壓力變送器配有2個(gè)316不銹鋼閥組（關(guān)斷閥和疏水閥），一體化安裝，并且經(jīng)過工廠泄漏測試。

5.7 從投產(chǎn)至今，穩(wěn)定運(yùn)行近1年，測量數(shù)據(jù)值準(zhǔn)確，響應(yīng)時(shí)間，性能參數(shù)指標(biāo)均滿足平臺(tái)工藝處理要求。

[1]王建輝,顧樹生主編.《自動(dòng)控制原理》,清華大學(xué)出版社.