流程行业无线通信技术及应用

图书标准信息

• 作者 方原柏 著
• 出版社 化学工业出版社
• 出版时间 2015-02
• 版次 1
• ISBN 9787122220196
• 定价 78.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 340页
• 字数 404千字

【内容简介】

　　《流程行业无线通信技术及应用》全面介绍了应用于流程行业无线通信的WirelessHART、ISA100.11a、WIA-PA三大标准。具体内容包括流程行业无线通信技术理论基础、流程行业无线通信标准、WirelessHART、ISA100.11a、WIA-PA标准及其应用、流程行业无线通信技术热点分析、 自动化仪器仪表产品的无线化以及流程行业无线通信技术展望等内容。

　　《流程行业无线通信技术及应用》将流程行业无线通信的前世今生娓娓道来，技术分析深入透彻，是流程行业企业、科研院所等自控专业技术人员、管理者学习研究无线通信的参考书。

【作者简介】

方原柏，1942年生，男，湖北黄冈人，教授级工程师，曾任昆明有冶金设计研究院电气自动化工程技术部主任工程师，现任昆明仪器仪表学会理事长、中国衡器协会技术专家委员会顾问、中国仪器仪表学会自控工程设计委员会常务理事，并担任冶金自动化、衡器、仪器仪表用户、自动化与仪器仪表、自动化信息等杂志编委，仪表世界杂志专家委员。研究方向为仪表及控制系统应用。

精彩内容：

    自动化控制系统测量和控制信号的传送经历了多次技术创新，从多类别信号到统一信号，从气动电动模拟信号到数字信号，从一对一导线到灵活拓扑的现场线，再从有线到无线。每次技术创新都带来控制系统底层构架的全面变革，仪表设备开始向网络化、数字化、智能化方向发展。随着无线技术的发展，它为传统的dcs、plc、fcs等自动化控制系统提供了一个高价比信号传送方式的选择方案。
    无线技术由于其低成本、高灵活等特点，自21世纪初兴起得到了美、德、等很多优选的高度关注，我国与这些几乎同时起步，开展了流程行业中无线技术的研究与应用，突破了抗干扰、高可靠、高实时、高安全和低功耗等技术难题，开发了包括无线适配器、路由器、网关、变送器、手抄器等一系列无线产品。因此，无论是从流程行业无线技术的基础研究、标准制定，还是无线产品的开发和实际应用，我国与优选的差距并不大。我国自主研发的无线网络技术wiapa、wirelesshart与isa10011a一起，成为流程行业无线技术的三际标准。
    本书作者长期在设计单位工作，有丰富的研究和实际应用经验。本书的出版旨在向众多无线产品的开发者和使用者介绍有关流程行业主流无线技术的起源发展、系统构成、技术特点等基础知识，并结合具体应用实例说明无线控制系统设计、安装、调试的具体方。本书力求实用，基础部分简明扼要，重点是用户关切的如何设计、选用、安装以及使用流程行业无线系统。
    这本书为从事无线产品开发或工程应用的读者提供了很好的参。
    

【目录】

第1篇流程行业无线通信技术理论基础和基本知识/001

第1章流程行业通信技术的发展回顾/003

1.1流程行业通信技术发展历程003

1.2无线通信的发展历程004

1.3流程行业无线通信的特点005

1.4流程行业无线通信的要求007

1.4.1使用无线技术的一般条件007

1.4.2使用无线技术的特殊条件008

第2章流程行业无线通信技术理论基础/012

2.1电磁波谱012

2.2波的传播012

2.2.1自由空间传播013

2.2.2实时传播014

2.2.3在实际环境中的传播016

2.2.4环境变化020

2.3通信系统模型021

2.4频段022

第3章流程行业无线通信技术基本知识/023

3.1调制023

3.1.1跳频扩频FHSS024

3.1.2直接序列扩频DSSS024

3.2天线026

3.2.1全向天线026

3.2.2定向天线028

3.2.3天线特性028

3.2.4天线增益029

3.3能源供应030

3.4信号加密032

3.4.1WEP/WPA032

3.4.2WPA2/AES033

3.4.3加密的特殊操作模式035

第4章流程行业无线通信标准/036

4.1ISM频段036

4.1.1多路复用技术036

4.1.2频段的分割036

4.1.3800～900MHz037

4.1.42.4GHz037

4.2全球标准038

4.2.1IEEE802.11（WLAN）038

4.2.2IEEE802.15.1（WPAN/蓝牙）039

4.2.3IEEE802.15.4（低速率WPAN/ZigBee）040

4.2.4比较040

4.2.5共存041

4.2.6结论042

4.3网络拓扑043

4.3.1星形拓扑结构043

4.3.2网状拓扑结构044

4.3.3星形网状混合拓扑结构045

第5章流程行业无线网络应用的分类和设备类型/047

5.1流程行业无线网络应用的分类047

5.2工业无线网络的设备类型048

5.2.1现场设备049

5.2.2路由设备050

5.2.3适配器051

5.2.4中继器054

5.2.5手持设备054

5.2.6接入点055

5.2.7网关057

5.2.8网络管理器058

5.2.9安全管理器058第2篇WirelessHART标准/061

第6章WirelessHART标准的起源和发展/063

6.1HART标准063

6.1.1两线制变送器063

6.1.2HART协议063

6.1.3HART协议的特点064

6.1.4HART协议技术规范064

6.1.5HART协议网络模式065

6.2WirelessHART标准的目标和技术路线065

6.2.1WirelessHART的目标066

6.2.2WirelessHART技术路线的选择067

6.3WirelessHART的发展历程067

第7章WirelessHART的系统构成/069

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069

7.2无线现场设备071

7.2.1艾默生过程管理公司的无线现场设备071

7.2.2其他公司的无线现场设备072

7.3适配器072

7.3.1艾默生过程管理公司的无线适配器072

7.3.2其他公司的无线适配器074

7.4智能无线网关075

7.4.1艾默生过程管理公司的智能无线网关075

7.4.2其他公司的智能无线网关076

7.5无线I/O卡、远程链路和接入点076

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076

7.5.2菲尼克斯公司的WLAN接入点077

第8章WirelessHART的特点/079

8.1先进性079

8.2成熟性080

8.3可靠性081

8.4安全性083

8.5简便性083

第9章WirelessHART系统设计/085

9.1WirelessHART无线网络方案选择085

9.1.1信号传送方案选择085

9.1.2成本估算086

9.1.3提高系统可用性的考虑086

9.2WirelessHART无线网络现场调查087

9.2.1定义网络操作区域088

9.2.2操作区域其他无线网络的部署089

9.2.3操作区域按障碍物分类091

9.3WirelessHART无线网络设计092

9.3.1WirelessHART监测网络设计规则093

9.3.2WirelessHART监测网络设计规则的突破096

9.3.3WirelessHART控制网络设计规则097

9.3.4强化网络的措施098

9.4WirelessHART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

9.4.3WirelessHART无线现场设备台数统计102

9.4.4无线网关数量的计算103

9.5WirelessHART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

9.6.4E+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

11.1.2WirelessHART无线现场设备128

11.1.3WirelessHART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

11.2AMS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ISA100.11a标准/151

第13章ISA100.11a标准的起源和发展/153

13.1ISA简介153

13.2ISA100简介154

13.3ISA100.11a 简介155

13.4ISA100.11a工作组155

13.5ISA100.11a标准概要157

13.5.1ISA100.11a的目标157

13.5.2ISA100.11a的关键技术157

13.5.3ISA100.11a无线网络架构的主要组件158

13.5.4ISA100.11a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

14.2OneWireless无线网络设备161

14.2.1无线现场设备16114.2.2适配器162

14.2.3无线手持设备163

14.2.4OneWireless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ISA100.11a无线现场设备网络规划169

14.3.1小型ISA100.11a无线现场设备网络规划169

14.3.2中型ISA100.11a无线现场设备网络规划170

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

14.3.4OneWireless网络连接到工厂控制网络规划172

14.3.5带Cisco节点的ISA100.11a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

15.1.8HART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

16.1OneWireless无线网络方案选择185

16.2OneWireless无线网络的组件及其选择185

16.3OneWireless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

16.4OneWireless无线网络设计193

16.4.1OneWireless无线网络拓扑193

16.4.2OneWireless Mesh网络的配置194

16.4.3Mesh跳限制196

16.4.4OneWireless网络的子网或域197

16.4.5OneWireless通信197

16.4.6交换机198

16.4.7无线防火墙配置198

16.4.8NTP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

16.5OneWireless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

18.3OneWireless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ISA100.11a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ISA100.11a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

21.1WIAPA标准的起源和发展265

21.1.1中国工业无线联盟265

21.1.2WIAPA的目标265

21.1.3WIAPA网络技术规范265

21.2WIA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

21.3WIA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

22.1WIA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

22.2WIA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

22.2.2WIA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

23.1WIA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

23.1.3OEM定制开发288

23.2WIA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

24.8PID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

25.1ZigBee技术309

25.1.1ZigBee概述309

25.1.2ZigBee特点310

25.1.3ZigBee应用311

25.2Trusted 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

25.3EPA无线技术317

25.3.1EPA标准317

25.3.2EPA技术网络拓扑结构318

25.3.3EPA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

26.8WIAPA的前景广阔326

附录名词解释328

参考文献337