流程行业无线通信技术及应用PDF电子书下载

第1篇 流程行业无线通信技术理论基础和基本知识 1

第1章 流程行业通信技术的发展回顾 3

1.1 流程行业通信技术发展历程 3

1.2 无线通信的发展历程 4

1.3 流程行业无线通信的特点 5

1.4 流程行业无线通信的要求 7

1.4.1 使用无线技术的一般条件 7

1.4.2 使用无线技术的特殊条件 8

第2章 流程行业无线通信技术理论基础 12

2.1 电磁波谱 12

2.2 波的传播 12

2.2.1 自由空间传播 13

2.2.2 实时传播 14

2.2.3 在实际环境中的传播 16

2.2.4 环境变化 20

2.3 通信系统模型 21

2.4 频段 22

第3章 流程行业无线通信技术基本知识 23

3.1 调制 23

3.1.1 跳频扩频FHSS 24

3.1.2 直接序列扩频DSSS 24

3.2 天线 26

3.2.1 全向天线 26

3.2.2 定向天线 28

3.2.3 天线特性 28

3.2.4 天线增益 29

3.3 能源供应 30

3.4 信号加密 32

3.4.1 WEP/WPA 32

3.4.2 WPA2/AES 33

3.4.3 加密的特殊操作模式 35

第4章 流程行业无线通信标准 36

4.1 ISM频段 36

4.1.1 多路复用技术 36

4.1.2 频段的分割 36

4.1.3 800～900MHz 37

4.1.4 2.4 GHz 37

4.2 全球标准 38

4.2.1 IEEE802.11 （WLAN） 38

4.2.2 IEEE802.15.1 （WPAN/蓝牙） 39

4.2.3 IEEE802.15.4 低速率WPAN/ZigBee） 40

4.2.4 比较 40

4.2.5 共存 41

4.2.6 结论 42

4.3 网络拓扑 43

4.3.1 星形拓扑结构 43

4.3.2 网状拓扑结构 44

4.3.3 星形网状混合拓扑结构 45

第5章 流程行业无线网络应用的分类和设备类型 47

5.1 流程行业无线网络应用的分类 47

5.2 工业无线网络的设备类型 48

5.2.1 现场设备 49

5.2.2 路由设备 50

5.2.3 适配器 51

5.2.4 中继器 54

5.2.5 手持设备 54

5.2.6 接入点 55

5.2.7 网关 57

5.2.8 网络管理器 58

5.2.9 安全管理器 58

第2篇 WirelessHART标准 61

第6章 WirelessHART标准的起源和发展 63

6.1 HART标准 63

6.1.1 两线制变送器 63

6.1.2 HART协议 63

6.1.3 HART协议的特点 64

6.1.4 HART协议技术规范 64

6.1.5 HART协议网络模式 65

6.2 WirelessHART标准的目标和技术路线 65

6.2.1 WirelessHART的目标 66

6.2.2 Wireless HART技术路线的选择 67

6.3 WirelessHART的发展历程 67

第7章 WirelessHART的系统构成 69

7.1 艾默生过程管理公司流程行业无线网络系统发展历史 69

7.2 无线现场设备 71

7.2.1 艾默生过程管理公司的无线现场设备 71

7.2.2 其他公司的无线现场设备 72

7.3 适配器 72

7.3.1 艾默生过程管理公司的无线适配器 72

7.3.2 其他公司的无线适配器 74

7.4 智能无线网关 75

7.4.1 艾默生过程管理公司的智能无线网关 75

7.4.2 其他公司的智能无线网关 76

7.5 无线I/O卡、远程链路和接入点 76

7.5.1 艾默生过程管理公司的无线I/O卡、远程链路和接入点 76

7.5.2 菲尼克斯公司的WLAN接入点 77

第8章 WirelessHART的特点 79

8.1 先进性 79

8.2 成熟性 80

8.3 可靠性 81

8.4 安全性 83

8.5 简便性 83

第9章 WirelessHART系统设计 85

9.1 WirelessHART无线网络方案选择 85

9.1.1 信号传送方案选择 85

9.1.2 成本估算 86

9.1.3 提高系统可用性的考虑 86

9.2 WirelessHART无线网络现场调查 87

9.2.1 定义网络操作区域 88

9.2.2 操作区域其他无线网络的部署 89

9.2.3 操作区域按障碍物分类 91

9.3 WirelessHART无线网络设计 92

9.3.1 WirelessHART监测网络设计规则 93

9.3.2 WirelessHART监测网络设计规则的突破 96

9.3.3 WirelessHART控制网络设计规则 97

9.3.4 强化网络的措施 98

9.4 WirelessHART无线网络设计计算 101

9.4.1 概述 101

9.4.2 无线现场设备的刷新率选择 102

9.4.3 WirelessHART无线现场设备台数统计 102

9.4.4 无线网关数量的计算 103

9.5 WirelessHART无线现场网络集成 107

9.5.1 概述 107

9.5.2 通过以太网集成 108

9.5.3 通过RS485总线（串行）集成 109

9.5.4 通过DeltaV控制系统的本地节点集成 110

9.5.5 通过无线现场数据回传集成 111

9.6 工程图纸设计 114

9.6.1 总体说明 114

9.6.2 艾默生过程管理公司的图形符号 114

9.6.3 倍加福公司的图形符号 115

9.6.4 E+H公司的图形符号 115

第10章 WirelessHART无线网络的现场安装 118

10.1 概述 118

10.2 安装网关 118

10.3 安装无线现场设备 122

10.3.1 无线现场变送器的安装 122

10.3.2 适配器的安装 123

10.3.3 中继器的安装 125

10.4 天线安装的相对位置 126

10.5 分步实施的现场安装 127

第11章 WirelessHART无线网络的现场调试及投运 128

11.1 现场调试及投运步骤 128

11.1.1 网关 128

11.1.2 WirelessHART无线现场设备 128

11.1.3 WirelessHART设备的调试投运 129

11.1.4 将仪表加入网络 130

11.1.5 应用集成 131

11.2 AMS无线SNAP-ON应用软件 131

11.2.1 使用方法 131

11.2.2 功能 131

11.3 现场设置及投运 133

11.3.1 无线系统内部连接 133

11.3.2 无线网关组态配置 134

11.3.3 无线现场仪表组态配置 134

11.3.4 无线系统与有线控制系统的集成 135

第12章 WirelessHART无线网络的应用 137

12.1 江西卡博特蓝星化工公司 138

12.2 中石油塔西南化肥厂 139

12.3 中海油友谊号平台输油船 139

12.4 华能上海石洞口第一电厂 140

12.5 电科院电厂性能测试 141

12.6 云南驰宏锌锗公司会泽冶炼厂 142

12.7 南海北部湾海上石油平台 144

12.8 英国Croda公司 145

12.9 哥伦比亚Pacific Rubiales石油公司 146

12.10 川西北气矿梓潼采气作业区 148

第3篇 ISA100.11 a标准 151

第13章 ISA100.11 a标准的起源和发展 153

13.1 ISA简介 153

13.2 ISA100筒介 154

13.3 ISA100.11 a简介 155

13.4 ISA100.11 a工作组 155

13.5 ISA100.11 a标准概要 157

13.5.1 ISA100.11 a的目标 157

13.5.2 ISA100.11 a的关键技术 157

13.5.3 ISA100.11 a无线网络架构的主要组件 158

13.5.4 ISA100.11 a产品 159

第14章 OneWireless的系统构成 160

14.1 霍尼韦尔流程行业无线网络系统发展历史 160

14.2 OneWireless无线网络设备 161

14.2.1 无线现场设备 161

14.2.2 适配器 162

14.2.3 无线手持设备 163

14.2.4 OneWireless无线主干网络设备 164

14.2.5 大型多功能网络要求的辅助组件 168

14.3 各种类型ISA100.11 a无线现场设备网络规划 169

14.3.1 小型ISA100.11 a无线现场设备网络规划 169

14.3.2 中型ISA100.11 a无线现场设备网络规划 170

14.3.3 中型ISA100.11 a和IEEE802.11 a/b/g网络规划 170

14.3.4 OneWireless网络连接到工厂控制网络规划 172

14.3.5 带Cisco节点的ISA100.11 a无线现场设备网络规划 172

第15章 OneWireless工业无线网络的特点 175

15.1 一个无线网络架构支持整个工厂的应用 175

15.1.1 无线变送器 175

15.1.2 无线视频 176

15.1.3 移动工作站 177

15.1.4 无线巡检 178

15.1.5 振动监测 178

15.1.6 人员设备即时定位 179

15.1.7 就地显示仪表的读数传送 180

15.1.8 HART设备无线数据采集 180

15.1.9 其他以太网设备的无线转接 181

15.2 一个无线管理平台支持多种通信协议 181

15.3 与控制系统完全一体化的数据集成 182

15.4 无线变送器电池寿命长 183

15.5 无线变送器可选择快速刷新率及无线网络通信时间滞后非常短 184

15.6 通信距离较长 184

第16章 OneWireless系统设计 185

16.1 OneWireless无线网络方案选择 185

16.2 OneWireless无线网络的组件及其选择 185

16.3 OneWireless无线网络现场调查 188

16.3.1 现场调查的目的 188

16.3.2 现场调查的内容 188

16.4 OneWireless无线网络设计 193

16.4.1 OneWireless无线网络拓扑 193

16.4.2 OneWireless Mesh网络的配置 194

16.4.3 Mesh跳限制 196

16.4.4 OneWireless网络的子网或域 197

16.4.5 OneWireless通信 197

16.4.6 交换机 198

16.4.7 无线防火墙配置 198

16.4.8 NTP设置的类型 199

16.4.9 接入点覆盖区域 199

16.4.10 无线节点的最大通信距离 199

16.5 OneWireless无线网络规模 199

第17章 OneWireless无线网络的现场安装 200

17.1 概述 200

17.2 安装多功能节点及接入设备 201

17.2.1 赋予网关功能的多功能节点及接入设备 201

17.2.2 不作为网关的多功能节点及接入设备 201

17.3 安装无线现场设备 204

17.3.1 连接电池 204

17.3.2 选点并安装设备 204

17.3.3 安装天线 205

第18章 OneWireless无线网络的现场测试及投运 207

18.1 现场测试 207

18.1.1 炼油厂罐区概况 207

18.1.2 现场测试数据 207

18.2 贵州盘县电厂无线网络运行及测试 210

18.2.1 测试现场概况 211

18.2.2 现场安装、投运及测试程序 212

18.2.3 测试结论 213

18.3 OneWireless无线网络的投运 213

第19章 OneWireless无线网络的应用 215

19.1 中石化镇海炼化8公里乙烯运输管线 215

19.2 中石油西固油库 216

19.3 华东电力试验研究院 218

19.4 中石油大连石化 218

19.5 中联煤层气山西沁县气田 219

19.6 申能上海临港燃气电厂 221

19.7 中石化武汉800kt/a乙烯罐区 222

19.7.1 无线仪表系统概况 222

19.7.2 无线解决方案 222

19.7.3 无线仪表系统的工程实施 224

19.7.4 应用效果 225

19.8 美国加州威明顿Valero Energy炼油厂 225

第20章 横河电机的ISA100.11 a无线网络系统 227

20.1 概述 227

20.2 系统构成 227

20.2.1 无线现场设备 227

20.2.2 适配器 228

20.2.3 无线现场网络设备 229

20.3 系统设计 233

20.3.1 横河无线系统方案 233

20.3.2 横河无线系统与主机系统的集成 238

20.3.3 现场调查 244

20.4 现场安装 247

20.4.1 安装无线现场设备 247

20.4.2 安装YFGW710现场无线一体型网关 249

20.4.3 安装YFGW510无线接入点 249

20.5 现场调试和投运 250

20.5.1 启动现场无线系统 250

20.5.2 显示器监控画面及操作 251

20.5.3 无线通信质量的评价指标及具体应用 255

20.6 横河电机ISA100.11 a无线网络的应用 260

20.6.1 造纸厂 260

20.6.2 回转窑温度测量 260

20.6.3 化工厂罐区温度监控 261

20.6.4 采盐卤水提取井流量监控 262

第4篇 WIA-PA标准 263

第21章 WIA -PA标准概述 265

21.1 WIA-PA标准的起源和发展 265

21.1.1 中国工业无线联盟 265

21.1.2 WIA-PA的目标 265

21.1.3 WIA-PA网络技术规范 265

21.2 WIA-PA的系统构成 266

21.2.1 现场无线设备 267

21.2.2 适配器 270

21.2.3 智能无线网关 270

21.3 WIA-PA网络的特点 273

21.3.1 支持多种拓扑结构 273

21.3.2 采用集中式与分布式结合的系统管理方式 274

21.3.3 支持报文的聚合和解聚 275

21.3.4 通信可靠 275

21.3.5 超低功率 276

21.3.6 兼容无线HART标准和多种协议 276

21.3.7 价格优势 277

第22章 WIA-PA系统设计及现场调试和投运 278

22.1 WIA-PA系统设计 278

22.1.1 单台WIA-PA无线网关连接的无线现场设备台数 278

22.1.2 多台WIA-PA无线网关的应用 279

22.1.3 无线HART适配器的天线选型 279

22.1.4 多跳信号传输的最大跳数 280

22.2 WIA-PA现场调试和投运 280

22.2.1 无线现场设备安装位置选择 280

22.2.2 WIA-PA网络管理软件 280

22.2.3 力达宁化工公司的现场投运 282

22.2.4 抚顺石化热电厂的现场投运 283

22.2.5 新疆油田公司采油二厂的现场投运 285

第23章 WIA-PA的开发解决方案和应用 287

23.1 WIA-PA的开发解决方案 287

23.1.1 自行开发全套无线产品 287

23.1.2 通过通用接口与无线模块集成 287

23.1.3 OEM定制开发 288

23.2 WIA-PA的应用 289

23.2.1 鞍钢冷轧厂连续退火生产线 289

23.2.2 中石油抚顺石化热电厂 290

23.2.3 江苏灌云力达宁化工公司 291

23.2.4 大港油田沧州第三采油厂 292

23.2.5 太阳能光伏发电站 293

23.2.6 印尼望加锡临海罐区 294

第5篇 流程行业无线通信技术展望 297

第24章 流程行业无线通信技术热点分析 299

24.1 网络 299

24.2 路由 300

24.3 刷新率 301

24.4 电池寿命 301

24.5 传输距离 302

24.6 变送器种类 302

24.7 安全 303

24.8 PID控制 304

24.9 费用 305

24.10 流程行业无线技术选型思路 307

第25章 其他无线技术的应用 309

25.1 ZigBee技术 309

25.1.1 ZigBee概述 309

25.1.2 ZigBee特点 310

25.1.3 ZigBee应用 311

25.2 Trusted Wireless技术 312

25.2.1 任务 312

25.2.2 无线通信 312

25.2.3 数据传输 313

25.2.4 结构 314

25.2.5 建立连接 315

25.2.6 安全 316

25.2.7 工业应用装置 316

25.2.8 现场应用 316

25.3 EPA无线技术 317

25.3.1 EPA标准 317

25.3.2 EPA技术网络拓扑结构 318

25.3.3 EPA无线技术设备类型和网络类型 319

第26章 流程行业无线通信技术展望 320

26.1 扩大应用范围 320

26.2 扩展到控制领域 321

26.3 多种通信技术标准的融合 321

26.4 系统架构的创新 324

26.5 引入新的频段 325

26.6 引入无线行业领军厂家的技术和产品 325

26.7 建立各种流程行业无线通信标准测试实验室 326

26.8 WIA-PA的前景广阔 326

附录 名词解释 328

参考文献 337