2007年上半年壳牌公司在其全球测试实验室, 针对ABB提供的IndustrialIT 800xA扩展的自动化系统进行了两种不同的无线基金会现场总线 (FF) 连接方式的测试，见图1：移动工作站与ABB IndustrialIT 800xA系统服务器之间的连接；FF HSE子网 (HSE Subnet)与LD 800HSE链接设备之间的连接。整个无线系统的安装设置只花费了一天半时间，随即投入运行，无任何故障。

壳牌全球解决方案从用户的角度出发，在位于荷兰阿姆斯特丹的壳牌研究与技术中心对无线技术在过程控制中的应用进行了一次评估。来自不同供应商的系统、现场设备及网络参加了测试，其中包括ABB。ABB为此次测试提供的是其最新一代的IndustrialIT 800xA扩展的自动化系统。
此无线FF网络在极短的时间内调试成功并且投入运行。它用来桥接控制室（测试实验室）与两个实验工厂，三者均位于不同建筑内。

ABB IndustrialIT 800xA系统 FF解决方案简述

IndustrialIT扩展的自动化800xA 系统是ABB 新一代的用于流程工业的自动化解决方案，它将众多自动化功能集成到一个扩展的自动化系统框架平台内，提供一个统一的操作、工程和信息管理的环境和界面——这是对传统控制系统的扩展和提升。 它具备以下特点：

过程自动化技术与工业信息技术 的完美结合；

具备灵活的系统结构和强大的可扩展性及兼容性；

全面的现场总线 （FF/PROFIBUS/HART）的集成；

一体化的安全控制和管理；

完善的电气集成；

过程控制与维护操作实时无缝的集成和互动；

可提供最大化的系统集成和完整的系统生命周期管理。

图3  IndustrialIT 800xA 系统FF集成解决方案。

ABB IndustrialIT 800xA系统对基金会现场总线 （FF） 的支持覆盖整个FF公约所定义的网络框架结构 （见图3），即 低速的H1 网络 和 HSE网络 （高速以太网）。

使用 FF高速以太网 （FF HSE） 可进一步地降低FF的安装及布线费用,  提高系统组态的灵活性。

ABB的IndustrialIT 800xA系统给基金会现场总线 （FF） 提供了一个全面完整的先进的系统解决方案, 可充分满足流程工业对自动化系统的期待和要求, 帮助用户实现工厂在其生命周期的效益最大化。

无线技术的应用案例

壳牌公司定义了无线技术的三种应用领域。

无线桥接

无线桥接是通过无线电连接 （radio connection） 实现对系统网络或者现场总线网络的扩展。无线电连接主要用来降低安装成本，包括远距离的桥接和访问难以用线缆到达的区域，例如被道路、河流或山丘所分隔开的两个区域。

移动工作站

移动操作员站或工程师站（客户端）可以在工厂的任何地点通过无线方式连接到相应的服务器。这可节省在调试、校验或维护工作期间的费用。通过移动客户端，由于参数的更改或者手动操作而对过程产生的影响可迅速地被监控与核实。

所有的特性与功能，例如趋势显示、诊断信息或者过程参数甚至于全厂概貌均可无限制地访问。操作员或工程师的访问权限由控制系统统一管理。利用无线连接，用户可在工厂内的任何位置直接访问系统数据 ，数据信息的一致性是得以保障的，无需对数据库进行重组。

无线传感器及执行器

在某些场合下，直接在传感器或执行器上使用无线技术会更加便利，例如：远地点监控；临时性安装的设备；难以访问的设备。这些设备均是典型的电池供电类型。

技术解决方案
ABB在壳牌测试实验室所安装的无线网络涵盖了上述两种应用领域：通过无线桥接扩展FF HSE网络；工程师站和操作员站/资产管理站以无线形式无缝集成进IndustrialIT 800xA系统中。

为此采用了以下两种无线网络协议：FF HSE访问FF现场设备；RDP（微软远程桌面协议 Remote Desktop Protocol）用来远程连接IndustrialIT 800xA系统的服务器。

在壳牌测试实验室的安装作业

图1 ABB IndustrialIT 800xA系统无线 FF HSE测试组态。

在阿姆斯特丹壳牌测试实验室的试验设置包括一套位于中控室的IndustrialIT 800xA过程自动化控制系统（图1）， 包括以下组部分：AC 800M控制器；冗余LD 800HSE链接装置构成的有线FF HSE网络；工程师站；操作员站/资产管理站。该系统连接四个FF H1网段，下挂的位于试验工厂的FF现场仪表来自不同供应商。

壳牌公司深入测试并认可了ABBIndustrialIT 800xA系统的基金会现场总线 （FF）的功能及特性。

图4  壳牌测试实验室的无线连接。

壳牌公司期望在其一个目前尚未与中控室连接的已运行的工厂内安装新的FF H1总线。这可容易地采用无线电波连接方式扩展FF HSE网络得以实现（图4）。来自Hirschmann的网络设备BAT54-Rail被用于建立无线接入点。BAT54-Rail基于IEEE 802.11 a, b, g有线以太网到无线的转换，最大传输速率为54 MBit/s。在本测试中壳牌公司将最大传输速率限制为6 Mbit/s， 以减少错误率并提高可用性。

一个装有LD 800HSE链接装置 （可连接4路FF H1总线） 的卫星盒放置在远方的建筑内。两个FF设备，即一个温度变送器和一个机器健康状况监控器，连接在其中的一个H1网段下。

图2 建筑物之间的间距及无线连接。

壳牌公司的另一个期望是在远程的试验工厂使用移动的工程师站和操作员站。使用Hirschmann的BAT54-Rail可确保在不同建筑物以及楼层间的无线连通性 （如图2）。

结论

基于ABB的自动化解决方案，可在无硬线连接FF网络可能的工厂中使用FF设备。通过这种新的方式无额外布线壳牌公司可有效地节省安装FF设备的成本。实现了在实验室与试验工厂间使用移动工作站和在试验工厂使用新的H1网段。

ABB与壳牌公司将会继续在有线及无线现场总线技术领域的合作。下一步计划包括安全需求分析以及安全措施的实施，例如防火墙的设置。 目前采用的是最为领先的加密技术 （如WPA2-AES）。

作者简介

曾硕巍，毕业于瑞典皇家理工学院（KTH），获自动化工程副博士学位。现就职于ABB (中国) 有限公司过程自动化部，任自动化技术及解决方案专家，并代表ABB在一系列专业技术委员会和技术协会任职 （如 SAC/TC124/SC4 ）， 同时受聘于《中国仪器仪表》杂志任编辑。 曾在位于瑞典的ABB过程自动化部产品研发中心工作7年， 并在此其间代表瑞典ABB在瑞典国家电工协会 （SEK TK65）和国际电工协会分委员会65B第7工作组 (IEC SC65B/WG7)出任专家。有多份著述发表于各类国际期刊及国际自动化技术学术大会。