上海工业自动化仪表研究院教授级高工  彭 瑜

   ■ 多种标准之间的纷争，对于用户有何利弊？目前主流的三大标准，您认为各自适合怎样的应用需求？

   彭瑜：首先我认为“多种标准之间的纷争”的提法欠妥，与其说纷争，不如说竞争。之所以这样说是出于以下考虑：从上世纪90年代以来，国际和国内工业自动化界仅在工业通信领域就先后经历了所谓现场总线之争、工业以太网之争，以及最近几年来的工业无线标准之争。争论的结果呢？从来没有形成过某一标准胜出而其它标准淘汰的结局。为什么？从现实状况看，工业通信标准不是一种强制性标准，而且都是针对某个或某些工业应用的需要而开发的。此外，数字通信技术体系比模拟通信技术体系复杂得多，在每个有关标准的开发过程中都有其明确的指向性，也就是说它只能有效解决它原来期望解决的事情，我们千万不要按照模拟信号标准那样的定式思维去希冀会出现一种简单的局面：用户可以不加任何思考就能做出选择。也就是说，用户必须对包括工业无线标准在内的各种工业体系标准的应用范围、特点和长处，以及应用的局限和不足等基本问题做足功课，才会针对要解决的应用取得较好的效果。

   既然同一应用领域出现多种国际标准是不可避免的状况，那么在市场竞争中哪一种标准的产品和系统能够占领较多的市场份额，这取决于产品的开发和批量生产的成熟程度，以及支持这种标准的具有国际品牌的自动化公司，和他们如何在自己的自动化系统中应用该标准的无线产品的总体部署等因素。进入21世纪，在从酝酿、发动，到掀起无线工业应用技术研发热潮的过程中，一直围绕制定相关的国际工业标准而展开激烈的竞争。迄今为止，以美国Honeywell公司主导的SP100.11a（美国ISA学会的标准）、以美国Emerson Process公司主导的WireleessHART（HART通信基金会的规范），以及由中国工业无线联盟提出的WIA-PA，从流程工业现场级的无线应用所规范的标准中脱颖而出，成为获得国际认可的三大工业无线标准。

   应该指出的是，以上三个标准其物理层毫无例外都采用无线个域网WPAN标准的IEEE 802.15.4，这是因为这个基础标准以其技术的合理性和先进性的统一，获得了广泛支持，不仅满足了无线传感器网络的基本要求，并且还有大量的射频芯片、模块、产品，以至协议栈软件开发工具和测试工具，支撑着这一标准进行进一步广泛而深入的开发和应用。

   为了能对这三种无线工业协议有更直观的理解，下面列出它们的拓扑结构图（详见图1、图2和图3），并对其基本性能进行比较（见表1）。
     
              表1 SP100.11a、WireleessHART和WIA-PA比较简表

             
           
 
   表1试图以较为明确的形式给出这三种标准简略的比较。从把有线和无线纳入一个体系来考虑这个问题来看，我认为SP100.11a和WireleessHART是较为全面的，它们立足于工业通信的整体结构，从无线通信作为有线通信在特定场合的重要补充的视角，规范了有线工业网络接入无线网络的支持，尽管目前尚在实现过程中，鲜见投入使用 。

   另外，SP100.11a和WireleessHART这两个标准的商品化比较成熟，这是他们的仪表工业基础好，开发资金充裕，批量生产的经验丰富所致。在这一点上WIA-PA还有很长的路要走。不过应该指出，Honeywell公司目前推出的无线产品系列OneWireless虽然基于SP100.11a标准，但只能说是对标准的部分实现，或者说是标准的一个子集。

   WIA-PA作为我国自己开发的无线标准，其优越性不言而喻。它有丰富的实践基础，成本低于上述两个标准的无线产品，符合我国中小型企业的需求。随着时间的推移和技术的成熟，相信它在市场上的竞争力会日益显现。

     
                          
                          图1    无线HART为一层全网格拓扑  

                  
                      图2 SP 100.11.a为两层拓扑结构^[7]  
 
                     

                    图3 WIA-PA为两层拓扑结构（Mesh+Cluster）  

   ■ 该如何看待无线技术在流程工业中应用的未来？

   彭瑜：工业领域涵盖极其广泛的应用范围，而无线技术的工业应用只是在近几年才引起重视，其技术的发展虽然已成热点，但其实际的状况只能说是处于渐进发展和积累经验的阶段。按现今工业自动化业界的共同认识，在工业自动化和控制环境中的无线应用划分为监控、控制和安全应用三大类，并细分为六小类（见表2），这是一种具有方向性和指导性的概括。这种分类考虑了无线通信在实际使用条件下必须满足的要求，又体现了这些无线通信应用的时间属性。安

       表2 在工业自动化和控制环境中的六类无线应用
  
             

   早在2007年以前，英国石油公司（BP）经过大量的工业实验发现：实际对这些类别（不包括0类）的应用需求，大致是按以下的比例 1：2：4：10：10。这就是说，第4、5类应用是大量的，约占测量控制要求的74%。诸如机械设备的状态（振动、温度、压力等）监控；过程设备的性能（热交换、环境状态、机械运行状态）监控等。第三类应用（开环控制）也有需求。至于第2类和慢速第1类应用，将随着用户不断取得经验，在对传输延迟、信息安全和稳健性等有更好的解决方案后，会逐渐被应用。从无线工业应用技术的发展来看，目前已可满足3类、4类和5类应用要求，也有了一些规模较小的应用实践。

   近些年来，国外一些技术调查和咨询公司发表的有关无线工业应用的市场预测报告，也与上述观点一致，认为目前工业无线主要的应用集中在监控类应用这一观点。

   从技术上讲，WireleessHART多年前就认证它构成闭环控制的可行性。在去年一些专业杂志也见到SP100.11a应用于闭环控制的论文。值得高兴的是，基于WIA-PA无线标准的产品在2011年已经用于实际的化工企业的闭环控制回路。

   在一个相当长的时间内无线的工业应用主要归于SP100中规定的第四类和第五类。我认为主要原因在于：从技术上讲，无线短程网技术在毫秒级的实时传输、安全性和可靠性三方面尚未能全面满足控制要求，也许要解决这些问题还要相当长的路要走；从认识上讲，无线技术应该是无线通信技术的重要补充，不太可能完全替代；从市场上讲，占现有工业自动化市场约74%份额的监控无线应用，以及未来即将开辟的新应用领域（如各种节能的领域），应该说市场空间很大，还有大量的工作要做，值得供应商、系统集成公司和最终用户去挖掘。 

   摘自《自动化博览》2012年第三期