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无线标准之战
点击:8896来源: ceasia-china.com作者:Kenny Fu
时间:2019-12-08 14:54:06

ISA100委员会成立于2004年,旨在开发用于工业自动化的无线网络标准,包括过程控制应用程序。到2007年,出现了据此标准采用的ISA100内部技术协定。

2008年,Hart通信基金会(HCF)宣布了对Hart 7技术规范的开发,它包括一个称为WirelessHart的无线选项。HCF向ISA100标准委员会提供了某些技术信息,以帮助他们校正Hart 7无线协议的操作。不过,ISA100委员会却做出了关于避免在Hart 7内部嵌入方法使用的技术决议,从而保证这两个网络不会交互操作。

技术委员会认定将这些协议元素改变为Hart 7协议元素,会使协议与技术要求文档不兼容,这些技术要求文档创建自由ISA100用户工作小组编制的数以百计的用例审查。

在ISA100.12小组委员会成立之时,它负责寻找一个将这两种不同标准融合的技术途径。它认定实现这一技术途径的唯一方法是发布RFP(提案申请),即向所有组织或集团询问,从而提出一个打造无线过程控制网络单边规范的技术解决方案。期待中的网络规范会取代两WirelessHart和ISA100 无线,此外还会确定解决反向兼容性的方法。

融合建议

对提案申请的三个响应由以下供应商合作企业编制:

团队E:艾默生ABB、西门子和E+H公司。提议一些模仿IEC 62734 (ISA100无线)特性/功能的IEC 62591(VirelessHart)模式化附件。

团队H:霍尼韦尔、日本横河、英维思集团、通用电气、梅索尼兰、日本山武和富士公司。提议一个类似于IEC 62591至ISA100内规定的应用程序套件附件。

团队G:通用电气。提议一种会掩盖同一工厂设备安装有两个不同网络事实的公共网络管理实体。

评估小组的成立是为了确定可以接受哪些提议(如果有的话)。选择标准基于一组由用户工作小组开发的公用用户需求(CURT)。评估小组拟定了一个显示三个提议中的每一个如何可以满足每个用户需求的矩阵。以下是评估小组的调查总结:

团队E的提议可以满足所有用户的需求,但成立条件是只有在添加某些当前wirelessHart标准共同议定的扩展和团队E提议。不推荐WirelessHart反向兼容。

在应用程序功能层附件模仿HART规范里的一个后,团队H的提议可以满足所有用户需求,增加后,图案后使用在哈特的规范。不推荐ISA100无线反向兼容。

团队G的提议可以满足所有用户的需求,因为它可以让现有和扩展的WirelessHart和ISA100无线网络通过一个公用网络管理器交互操作。不推荐WirelessHart或ISA100无线反向兼容。

但在最后,没有提议可解决核心问题:网络规范的定义能够取代WirlessHart和ISA100无线,并提供两个现有的优先网络的反向兼容。在两个剩余网络之间的基本不兼容性,以及两个提议团队都不能接受修改自己的基础网络的要求而采用其他提议方法。

评估小组内的讨论高度集中在营销效应方面,而非技术方面。由于无线仪器市场内的竞争,在这些会谈内无法达成任何妥协协议。

于是在寻找将WirelessHart规范(IEC 62591)和ISA100无线规范 (ISA/ANSI100.1la, IEC 62734)融合的技术途径的近四年之后,ISA100.12 wirlessHart融合小组委员会放弃了其寻找单一融合解决方案的努力。

互操作性问题

以下总结了防止WirelessHart和ISA100无线之间互操作性的基本技术不兼容性:

1. 时间同步:ISA100无线使用分布式网络时间IEEE 1588方法,个人区域网络标准的最新版本IEEE 802.15.4e也使用该方法。WirelessHart使用一个10 ms的固定槽时间间隔,并将时间在该基础上导出。

2. 槽时间:当ISA100无线协议将槽时从时间同步、合金化可变时隙分离,WirelessHart根据单一槽时支持时间同步。

3. 建网方法:WirelessHart使用一个动态专有方法形成网状联合。ISA100无线也以专有方法动态地形成网状联合,包括duocast链接的形成。WirelessHart支持网格的冗余路径,但在同一槽时间不传递到冗余节点。ISA100无线使用duocast法,在同一个槽时间内,向主节点和duocast节点发送冗余信息。

4. 网络地址:WirelessHart使用基于一个由Hart通信基金会发起的独特数字系列的网络地址。低阶16位在设备里,而高阶48位在网关里。除了数字系列是由IEEE标准登记机关发起,ISA100无线具有相似性。此外,ISA100无线完全支持链路层的互联网协议第6版(IPv6)。

5. 传输层:WirelessHart创建了一个保证端到端消息交付的独特传输层。ISA100无线使用互联网标准UDP方法来保证端到端的消息交付。

除非全部解决这五个差异,如果没有信息存储在两个网络的公用网关,并被转发到其他网络的接收节点,那么ISA100无线和WirelessHart之间的互操作性就是不可能的。在不同网络之间的节点之间,不可能进行直接通信。没有其他的方法来找到一个融汇这两个已提出协议的技术路径。

备选融合

ISA100.12会谈的一个早期结果是一小群最终用户的建议,即供应商可以运送供应商在工厂配置的产品,或稍后由最终用户配置的产品,从而对WirelessHart或ISA100无线进行操作。我们将其称为双启动解决方案。

有三种方法来完成双启动产品:

1. 携带式仪表可以与嵌入ROM的WirelessHart和ISA100无线通信栈一起装运。

在配置或服务开通的时候,选择其中一个选项是所需的通信协议栈,然后将其从ROM加载。该方法的成本是一个稍大的ROM。

2. 供应商将携带式仪表与其预载入仪器内存的通信栈一起运送。在配置或服务开通期间,用户会提供下载备选通信堆栈的选项。无论如何,由于通信栈的更新需要进行定期维护,但这并不会增加设备的任何成本。供应商只要支持两种通信栈的下载和例示。

3. 携带式仪表可以听到征求它加入一个网络的尝试,使用连接框架结构来识别网络协议,然后开始使用适当的通信栈。

双启动的优点是,用户仅需为每个功能(压力、温度、流量、液位等)编制一个可以在两个网络工作的无线仪表目录。因为无需额外的硬件,应对成本差异忽略不计。其缺点是需要仪器公司支持两种通信栈。

仪器公司会提供双启动无线携带式仪器吗?除非用户对他们有所要求。仪器公司没有动机提供双启动仪器。然而,在至少一个主要供应商同意提供双启动设备时,来自客户的持续压力可以改变这种情况。

那么,现在的情况如何?

对ISAIOO放弃融合WiirelessHart努力的这一事实,用户则不乐意了。在产品需求表格里,他们的愤怒重新传给其无线仪表和系统供应商,如通过在其无线仪表和DCS采购说明里,写下他们所需的功能。

事实上,他们最中意的DCS供应商不能连接/支持他们所选择的无线网络是供应商的一个商业决策。用户需求可以改变这样的商业决策。当用户组织写下新DCS或仪表系统规格时,他们会指定他们所需的无线协议或指定他们所需的功能,而不是被迫仅指定一个他们所中意的供应商支持的网络。

等待单一无线标准毫无意义。在使用IEEE 802.15.4无线电广播设备的硬件的当前阶段,不会发生该种情形。与此同时,ISA100无线和WirelessHart都能满足初级的无线网络需求,而使用无线网络之前,没有等待的理由。

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