工業級智能無線網絡

随着工業自(zì)動化在各行各業的不斷應用及普及，自(zì)動化概念已不再是陌生(shēng)和遙不可(kě)及。工廠(chǎng)的出現，意味着自(zì)動化會随之而來(lái)；工廠(chǎng)産品的誕生(shēng)，意味着質量會不斷進步，那自(zì)動化控制技術(shù)會産生(shēng)什麽效應呢(ne)？提高勞動生(shēng)産力，改進産品質量，降低生(shēng)産成本，改善勞動條件(jiàn)，加強企業管理(lǐ)，這五項作(zuò)用在當前自(zì)動化控制技術(shù)過程當中實際實踐了幾項？程度如(rú)何？在國(guó)際國(guó)内同行業中，我們的工廠(chǎng)産品質量還(hái)處在什麽水平？需不需要改進和提高？我們的工廠(chǎng)生(shēng)存能力具備了與同行業競争的未來(lái)之“資本”嗎(ma)？潛質在哪裡(lǐ)？問(wèn)題的着力點都(dōu)在于産品的“質量”和“潛質量”。

現在的自(zì)動化控制技術(shù)雖然發展了一段時期，但(dàn)在一般工業控制行業中還(hái)普遍停留在傳統的控制方式和思維模式下。由此，我公司針對目前自(zì)動化控制領域的控制現狀，結合工廠(chǎng)産品“質量”、“潛質量”的必然要求，提出了兩種解決方案：其一是與工藝、幹擾相(xiàng)融合的解決方案（工業無線網絡），其二是從(cóng)控制理(lǐ)論本身(shēn)解決産品質量的解決方案。兩方案“相(xiàng)輔相(xiàng)成”，“你(nǐ)中有我，我中有你(nǐ)”，“工藝”離(lí)不開“控制”，“控制”離(lí)不開“工藝”，隻有相(xiàng)互改進和完善，才能真正做到“控制”爲 “工藝”服務，“工藝”爲“産品”服務，最終提升工廠(chǎng)産品競争力。

1、工業級智能無線網絡解決方案

随着工業自(zì)動化控制技術(shù)的不斷發展，以及檢測儀表、工業網絡及通訊技術(shù)的向前推進，工業智能無線網絡也随之誕生(shēng)并慢(màn)慢(màn)成熟起來(lái)。它可(kě)以幫我們解決以下問(wèn)題：

優化工藝裝置效率

很多工藝設備還(hái)缺乏一些有效的監測，它們還(hái)處在帶故障運行中，這會降低生(shēng)産效率。智能無線方案以非常經濟的方式提供額外的測量數據，對這些設備進行有效地在線監測，以提高生(shēng)産效率。這些數據包括來(lái)自(zì)于以前無法到達的測量點，比如(rú)在移動或者旋轉設備上的測量點，或者是在危險場合的測量點。

減少維護工作(zuò)量

工廠(chǎng)設備的維護十分(fēn)昂貴，大(dà)多數工廠(chǎng)仍然依賴被動式維護方式，就(jiù)是不管設備有沒有問(wèn)題都(dōu)進行頻繁的巡檢。當設備真正有問(wèn)題的時候卻不能預先發現，隻有等到設備故障惡化并影(yǐng)響到生(shēng)産時才采取措施。智能無線方案可(kě)以對設備進行在線監測，用戶隻需對有故障預警的設備進行及時維護，真正實現預測性和前瞻性維護。

節省安裝成本90%以上

與有線技術(shù)相(xiàng)比，無線方案可(kě)以不用橋架、布線、接線端子，大(dà)大(dà)節省了安裝材料、人工，最主要的是可(kě)以節省現場儀表安裝時間，間接地使整個項目進度計(jì)劃可(kě)以提前。

另外，無線技術(shù)還(hái)能解決很多工廠(chǎng)中的測控“盲點”，比如(rú)距離(lí)偏遠(yuǎn)、偏高，物理(lǐ)障礙，安全危險等級較高等方面，有線技術(shù)實施起來(lái)比較困難或者不可(kě)能做到的，無線技術(shù)或許較輕而易舉可(kě)以實現。

【附注：無線網絡的典型技術(shù)标準有藍牙（Bluetooth）、ZigBee、無線USB（WirelessUSB）、無線局域網Wi-Fi（IEEE 802.11b/g）等。在工業領域，ZigBee标準較适合無線網絡的傳輸及抗幹擾特性，其抗幹擾特性主要是指抗同頻幹擾，即來(lái)自(zì)共用相(xiàng)同頻段的其他(tā)技術(shù)的幹擾。對于同頻幹擾的抵禦能力是極爲重要的， 因爲它直接影(yǐng)響到設備的性能。ZigBee在2.4GHz頻段内具備強抗幹擾能力就(jiù)意味着能夠可(kě)靠地與Wi-Fi、藍牙、WirelessUSB以及家用的無繩電話(huà)和微波爐共存。IEEE 802.15.4 标準中提供了很多機(jī)制來(lái)保證ZigBee在2.4GHz頻段和其他(tā)無線技術(shù)标準的共存能力。】

智能無線網絡在鍋爐控制系統中的應用

鍋爐控制系統中，現場儀表基本上都(dōu)安裝在鍋爐本體(tǐ)上面，或者給水管道，蒸汽管道等高空懸空管道上面，有時候爲了滿足能源計(jì)量儀表安裝條件(jiàn)，還(hái)需要改管道走向或者高低位置修改，這一系列的安裝工作(zuò)，有高溫、高壓位置，有爬梯上高位置，還(hái)有測量配線 “死角”位置等等，如(rú)果使用傳統的有線技術(shù)施工安裝，那麽配套走線的儀表橋架，檢測儀表變送器的安裝位置等都(dōu)是施工過程當中必須考慮的因素，以及後期維護工作(zuò)的勞動強度和危險性“概率事(shì)件(jiàn)”也是有線技術(shù)方案的“短(duǎn)闆”。采用了智能無線網絡技術(shù)方案，那麽前面的問(wèn)題可(kě)以迎刃而解，不再需要橋架和繁瑣的布線工作(zuò)，也免去(qù)了因爲走線而産生(shēng)電磁幹擾的煩惱，高空、高溫高壓等危險儀表檢測位置也可(kě)以通過地面無線通訊終端就(jiù)地“隔空”維護，無需“涉險”，維護可(kě)以“先知而後動”，整個鍋爐本體(tǐ)基本上再也沒有繁瑣的“蜘蛛網”，如(rú)果條件(jiàn)允許，水位和壓力等視頻監控也可(kě)以完全實現無線傳輸。

另外，輸煤系統，除塵、脫硫系統，水處理(lǐ)工藝等使用的檢測儀表也可(kě)以納入到智能無線網絡範疇，這樣的話(huà)，鍋爐控制系統基本上可(kě)以實現“無線儀表” 全覆蓋，那麽除了“走線”和“集成”可(kě)以省時外，安裝成本也是直線下降，後期維護也方便了許多。

【附注：鍋爐控制系統無線儀表傳輸網絡可(kě)靠性和穩定性問(wèn)題，我公司已經在大(dà)理(lǐ)複烤廠(chǎng)鍋爐房(fáng)得(de)到驗證：隻要空間足夠大(dà)，即便是在 “相(xiàng)對死角”，儀表信号一樣傳輸和穩定。無線網絡傳輸距離(lí)如(rú)果是在點對點互相(xiàng)成爲中繼的情況下，那麽傳輸距離(lí)可(kě)以延伸到公裡(lǐ)級别以上範圍。】

2、智能控制理(lǐ)論

在科(kē)學技術(shù)飛速發展的今天，工廠(chǎng)自(zì)動化技術(shù)也日(rì)新月異，産品質量的不斷提升和工藝的不斷創新，讓自(zì)動化控制遭遇“挑戰”和“尴尬”。傳統的控制方式（包括經典和現代控制理(lǐ)論）已逐漸凸顯“瓶頸”，工廠(chǎng)工藝的新要求，需要有新的控制方式和思維來(lái)解決，這就(jiù)是“智能控制”。智能控制是自(zì)動控制發展的高級階段，是人工智能控制論、信息論、系統論、仿生(shēng)學、進化計(jì)算和計(jì)算機(jī)等多種學科(kē)的高度綜合與集成，是一門(mén)新興的邊緣交叉學科(kē)。它與傳統的控制理(lǐ)論相(xiàng)比，不再需要準确的數學模型、傳遞函數，而是借助現代計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能、生(shēng)物仿生(shēng)技術(shù)、自(zì)動控制理(lǐ)論等手段來(lái)解決實際生(shēng)産應用當中遇到的非線性、時變、多耦合、變結構、無精确數學模型對象的控制問(wèn)題。智能控制與傳統控制在理(lǐ)論基礎、實現方法和系統規模上有着本質的區别，但(dàn)它們也不是互相(xiàng)排斥的。通常情況下，傳統控制往往包含在智能控制之中，用來(lái)解決系統底層(執行層)的控制問(wèn)題, 而在系統的中層(協調層)和高層(決策層)則采用智能控制，這樣既能提高系統的智能化程度，又能保證系統的控制精度,同時使系統結構更加合理(lǐ)，達到互補的效果。以下表格可(kě)以具體(tǐ)區分(fēn)：

智能控制的研究方向主要分(fēn)爲：

1）分(fēn)層遞階控制（LGC-Layered Grading Control）：

2）模糊控制 （FC-Fuzzy Control）；3）神經網絡控制（NNC-Neural Networks Control）；

4）專家控制（EC-Expert Control）；5）集成智能控制（IIC-Integration Intelligent 

Control）。盡管智能控制理(lǐ)論和技術(shù)發展的曆史不長，但(dàn)是其卓越的性能誘導人們在各方面進行了許多應用嘗試，并且取得(de)了卓有實效的成果。智能控制在火(huǒ)電廠(chǎng)的熱(rè)工自(zì)動化中已早有應用，并且收到了良好的效果。如(rú)：在200MW機(jī)組熱(rè)工自(zì)動化改造中，在直吹式鍋爐主汽壓力控制中采用模糊控制，較好地解決了主汽壓力被控對象的純遲延和大(dà)慣性等難題。在300MW機(jī)組協調控制系統中，由于對象準确的數學模型很難确定，因此，采用經典和現代控制理(lǐ)論是很難奏效的。引入智能控制後，使協調控制系統投入了自(zì)動運行，并且收到了較好的控制效果。

目前工業自(zì)動化應用技術(shù)中，模糊控制技術(shù)的應用比較普遍。模糊控制是基于在模糊數學基礎之上的一種控制方式，它是一種基于規則的控制，它直接采用語言型控制規則，其依據是現場操作(zuò)人員(yuán)的控制經驗或相(xiàng)關專家的知識，通過建立隸屬度函數表格來(lái)實現其控制行爲和控制目标。總的來(lái)說(shuō)，控制方式或者控制模式的選擇，需要根據工廠(chǎng)産品質量的需求和工藝控制的需求來(lái)确定，我公司所做的解決方案是建立在客戶“潛需求”，以及我公司項目管理(lǐ)和項目實施經驗基礎之上的産物，相(xiàng)信工廠(chǎng)競争力的提升會在将來(lái)的不久把工廠(chǎng)智能自(zì)動化控制技術(shù)擺在競争的最前沿。