使用操作員界面優(yōu)化工業(yè)無線網(wǎng)絡的性能
摘要
由于性能需求的增加，無線電射頻（RF）環(huán)境的變化和物理環(huán)境的變化，無線網(wǎng)絡的性能也隨著時間變化。本文探究無線診斷過程控制的對象鏈接與嵌入（OPC）服務器技術把診斷信息嵌入人機界面（HMI），因此優(yōu)化工業(yè)無線網(wǎng)絡性能。
引言
無線通信在工廠和過程控制自動化系統(tǒng)中日益流行。該增長部分由于非?？煽康臒o線電頻率技術的出現(xiàn)，有能力處理工業(yè)工廠中存在的極端條件。其他促使其增長的原因是無線實現(xiàn)的好處，包括降低安裝成本、消除遠程站點的電話線費用、降低移動平臺的機械磨損（因此改進物料輸送系統(tǒng)的性能），并為生產(chǎn)和維護人員提供無論何處需要的至關重要的信息。
接受降低成本和改進生產(chǎn)力的無線策略已經(jīng)促使很多關鍵過程依賴無線。隨著更多的系統(tǒng)依賴無線網(wǎng)絡，包括在它們發(fā)生前探測網(wǎng)絡降級和防止通信故障的智能診斷，這一點很重要。然而，大多數(shù)工廠都存在影響無線性能變化的條件。因此，良好的習慣做法是對RF網(wǎng)絡進行持續(xù)監(jiān)視，這樣才能降低意外停機的幾率。
不同工業(yè)無線制造商的診斷技術差別很大。有一些工業(yè)無線設備并沒有任何診斷信息，因此接收正確或錯誤的數(shù)據(jù)。可以想象，當遇到問題時，解決故障是多么困難。為訪問診斷信息，其他系統(tǒng)在通信必須停止的地方提供離線診斷。這些系統(tǒng)至少提供原因的一些提示，但是僅僅在故障發(fā)生后。
在線無線診斷提供無線性能和本地與遠程的整個無線系統(tǒng)的硬件條件的持續(xù)診斷。這些工具不僅能探測故障，而且顯示降級的條件。因為正在實時監(jiān)視診斷方法，不需要為檢查系統(tǒng)而停止通信。然而，沒有免費的午餐！因為診斷數(shù)據(jù)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)在相同的無線鏈接上傳輸，當激活診斷時，同時也降低了網(wǎng)絡性能。在具有大量遠程站點和數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)中，在線診斷是不現(xiàn)實的。
不同制造商和無線系統(tǒng)的在線訪問診斷信息的方法是不同的。一些無線串行系統(tǒng)使用第二個串口，使用能從啞終端程序（例如，超級終端）訪問的菜單接口進行通信。其他的在線診斷系統(tǒng)在PC連接到第二個串口或PC是以太網(wǎng)網(wǎng)絡的一部分的地方使用私有軟件程序，并使用其顯示關于RF網(wǎng)絡的重要信息。其他的系統(tǒng)仍有用于診斷信息的嵌入式網(wǎng)絡服務器。使用網(wǎng)絡瀏覽器顯示診斷信息。在基于以太網(wǎng)的無線網(wǎng)絡中，在以太網(wǎng)網(wǎng)絡上的任何人都能潛在地查看本地和遠程無線設備的診斷頁面。
以前描述的方法缺乏直接把診斷狀態(tài)和信息容易地集成到控制系統(tǒng)的能力。這對缺乏計算機技巧和技術能力的工廠操作員是非常繁重的。例如，期待廢水廠的三班倒操作員理解供應商的診斷程序（或診斷網(wǎng)頁）并診斷程序是不現(xiàn)實的。因此，在控制工程師能恰當嵌入診斷數(shù)據(jù)的地方進行遠程RF診斷是非常必要的。
在常見方法中，簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議（SNMP）是一個訪問診斷信息的可能方法。SNMP是標準的診斷語言，主要開發(fā)用于信息技術設備的管理。SNMP提供一種管理和監(jiān)視不同供應商制造的設備的診斷軟件工具方法?，F(xiàn)在一些工業(yè)設備具有支持SNMP的能力，而大多數(shù)工業(yè)軟件程序并沒有這種能力。因此基于SNMP的管理工具對工業(yè)無線系統(tǒng)是非常不現(xiàn)實的。
集成診斷
這促使我們考慮什么是在工業(yè)系統(tǒng)中集成無線診斷的最好方法。OPC可能是最好的方法，因為它是專門開發(fā)用于工業(yè)系統(tǒng)的軟件數(shù)據(jù)交換標準，受到廣泛的采用和支持。使用OPC作為RF診斷的基礎提供任何兼容OPC的軟件程序（例如，大多數(shù)主要的HMI和SCADA軟件包）直接訪問診斷信息。因為控制工程師精通使用這些程序開發(fā)項目，很容易在操作員界面中嵌入無線診斷數(shù)據(jù)，就像任何其他的標簽數(shù)據(jù)點一樣。
使用具有無線診斷功能的OPC服務器揭示了監(jiān)視和優(yōu)化無線網(wǎng)絡的很多可能。為完全理解這種可能，檢查通常監(jiān)視的關鍵診斷方法是特別有用的。在RF系統(tǒng)中，使用預先確定的RF信道和認證程序在無線設備（有時稱為無線訪問點、網(wǎng)橋和客戶端）之間建立鏈接。每個無線設備即傳輸也接收數(shù)據(jù)（但是不是同時）。當傳輸RF信號時，需要一定量的能量（用dBm度量）。當通過空氣時，距離和前進路上的障礙物造成一定的損失。當遠程站點的天線接收到信號時，信號必須強到能進行成功的數(shù)據(jù)傳輸才行。接收信號的強度用RSSI（接收信號強度指標）表示。
另一個非常重要的測量方法是信道中的噪聲。接收的信號必須比解碼信息波段中的噪聲高。噪聲的單位也是dBm。我們在本文的后面將討論噪聲及其原因。
另一個常見的測量方法是信噪比，它使用測量的信號強度（RSSI）和噪聲計算。比率越高，系統(tǒng)運行越可靠。當交換數(shù)據(jù)包時，大多數(shù)工業(yè)無線設備都包括一個糾錯算法從而確保成功地接收數(shù)據(jù)包，如果必要，再轉發(fā)。診斷工具能報告成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)量和接收的壞包數(shù)量。這提供一種計算RF錯誤率的方法，它是另一種關鍵的方法。
診斷也能監(jiān)視連接的節(jié)點（客戶端）數(shù)量。該方法是令人感興趣的，它能快速報告/報警鏈接是否故障，也報告連接的客戶端的數(shù)量是否比期待的數(shù)量多，因此表示一個可能的安全威脅。監(jiān)視連接的無線客戶端身份（MAC地址），增加額外的安全，也是可能的。
最終，傳輸字節(jié)的數(shù)量是有用的測量方法，因為它顯示無線鏈接的實際利用率。通過計算每秒傳輸?shù)淖止?jié)與無線技術的能力比較，監(jiān)視帶寬利用率。
無線診斷包括很多其他的屬性，但是只考慮重要的屬性。其他可以監(jiān)視的屬性包括環(huán)境條件（溫度，供電電壓）、用于探測天線、同軸電纜問題和信道頻率漂移的電壓駐波比（VSWR）。
常見無線診斷方法
運行基于OPC的診斷系統(tǒng)
既然我們理解了可用的監(jiān)視方法，我們能探究怎樣實施和運行基于OPC的無線診斷系統(tǒng)。首先，僅僅要求一個服務器采集診斷信息，注意到這一點非常重要。對以太網(wǎng)系統(tǒng)來說，無線診斷OPC服務器能在網(wǎng)絡上任何地方存在。配置它們采集每個選擇的無線設備指定的診斷數(shù)據(jù)。
因為服務器位于無線網(wǎng)絡的一個特定位置，服務器從硬接線以太網(wǎng)上采集一些診斷數(shù)據(jù)，從無線網(wǎng)絡上采集另外的數(shù)據(jù)。因此，如果鏈接故障，特定設備的診斷明顯丟失。從總體上來說，良好的習慣做法是確定服務器安裝在最少無線連接的地方去發(fā)送診斷數(shù)據(jù)，即使無線鏈接故障，關鍵的OPC客戶端仍能訪問服務器。圖1說明了一個位于中心的OPC服務器怎樣才能采集無線診斷信息并使之用于本地和遠程網(wǎng)絡的所有HMI客戶端。對更復雜的網(wǎng)絡來說，安裝多臺服務器具有重要的意義，從而能直接為更多客戶端提供診斷信息。
圖1 無線OPC服務器采集來自兩個獨立的RF網(wǎng)絡的診斷數(shù)據(jù)。在邏輯網(wǎng)絡上的任何HMI客戶端都能訪問這些診斷信息。
一旦安裝完服務器，它會按程序輪詢每個無線設備指定的診斷數(shù)據(jù)。輪詢頻率通常是可以配置的，快達100 ms，或慢達60 s。該設置依賴當前信息對應用的重要程度和無線網(wǎng)絡擁擠的程度。更新時間越快，用于診斷的無線帶寬就越大，應用就越忙。
服務器一般通過設備名（或其他用戶名稱）組織診斷數(shù)據(jù)，每種方法都是OPC客戶端唯一的標簽。大多數(shù)HMI和SCADA軟件包都是兼容OPC的，并提供瀏覽OPC可用標簽的方法。一旦客戶端探測到標簽，它們實際上都能用于控制工程師要求的任何方式。
在開發(fā)項目之前，考慮系統(tǒng)所有通信架構。最重要的鏈接在何處？如果鏈接故障，會發(fā)生什么？怎樣才能在問題發(fā)生前防止它？
一旦理解網(wǎng)絡架構，就要考慮每個用戶的需要。生產(chǎn)人員可能不知道RSSI是什么意思，但是可以報告總監(jiān)HMI啟動無線鏈接是否故障。如果操作員是一個人時，HMI能建議聯(lián)系何人（例如，負責無線鏈接的系統(tǒng)集成商（SI），或如果PLC出現(xiàn)問題，一打電話就到達的工程師。）。操作員也有知道無線鏈接是否正常工作的方法，因此如果發(fā)生系統(tǒng)問題時，沒有通信故障。相反，工程經(jīng)理 想在整個無線網(wǎng)絡的監(jiān)視屏幕上查看所有相關數(shù)據(jù)。越詳細，越好，因為工程師能解釋每個數(shù)據(jù)的意思。為每個用戶的經(jīng)驗和知識定制HMI顯示是非常重要的。
大多數(shù)HMI和SCADA軟件包也支持報警和趨勢功能。報警能通知操作員、維護經(jīng)理或故障條件（例如，無線鏈接故障）的工程經(jīng)理，或告訴他們通信是否降級以便他們按計劃采取預防性的措施。報警也能遠程發(fā)送（例如，通過以太網(wǎng)發(fā)送email，發(fā)送文本信息到手機），所以通知是即時的。
趨勢功能對回顧性能歷史和分析相關性是有用的。例如，傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)量能按時間進行趨勢從而發(fā)現(xiàn)吞吐量需求是否增加。
自動化設備（例如，PLC）訪問其內(nèi)部程序的OPC數(shù)據(jù)也是可能的。這揭示了當發(fā)生問題時，不僅通知操作員/經(jīng)理，而且使PLC程序對此進行處理的可能。例如，如果無線鏈接失敗，PLC能激活備用通信鏈接（例如，冗余無線連接）。在該例子中，系統(tǒng)將自動恢復而不需要任何人為干涉。
如你所見，當在OPC服務器中使之可用時，有很多使用RF診斷數(shù)據(jù)的方法。最好的使用依賴過程類型、無線怎樣應用到系統(tǒng)中和用戶需要。以下是一些應用案例：
應用1——廢水泵站
廢水廠使用無線SCADA網(wǎng)絡連接幾個遠程泵站。水處理廠PLC根據(jù)流量測量值遠程運行和停止泵。每個RF鏈接有幾里遠，因此抵達泵站需要很長時間。
系統(tǒng)集成人員已經(jīng)決定按照以下方法使用基于OPC的無線診斷：
① 鏈接故障的操作員界面通知；
② 報警通知發(fā)送到工廠負責人；
③ RSSI趨勢監(jiān)視基于標準的變化（例如，樹型增長）。
操作員界面顯示泵站和廢水處理廠之間的RF鏈接狀態(tài)。如果泵站沒有起動（舉個例子），操作員能快速斷定鏈接是否故障。如果沒有故障，則有其他問題，操作員能聯(lián)系合適的人員或親自抵達現(xiàn)場解決問題。
應用2——石油管線
石油分發(fā)系統(tǒng)在管線流量測量中使用無線SCADA網(wǎng)絡，管線幾里遠，使用無線以太網(wǎng)中繼器延長整個長度。SCADA網(wǎng)絡通過PLC系統(tǒng)提供自動過程控制。當系統(tǒng)采集石油流量數(shù)據(jù)時，操作員可以監(jiān)視報警和手動控制閥。
因為SCADA網(wǎng)絡對管線運行非常重要，系統(tǒng)使用利用網(wǎng)狀網(wǎng)絡架構的冗余中繼器。由于硬件故障或電沖擊的破壞，中繼器故障，通信丟失。
使用OPC標簽、HMI顯示和監(jiān)視每個中繼器站點之間的RF條件，系統(tǒng)能快速探測中繼器站點是否故障或將要故障。如果發(fā)生故障，RF系統(tǒng)能自動自愈，通知操作員站點已經(jīng)故障從而進行修理，重新建立RF網(wǎng)絡冗余?？刂葡到y(tǒng)意識到：如果通信丟失，RF冗余已經(jīng)暫時不能準備安全停止。
應用3——汽車廠自動導向小車（AGV）系統(tǒng)
汽車裝配廠使用AGV在裝配線上傳輸裝配件。每個AGV使用RF鏈接同步其運動，同時用系統(tǒng)其他部分進行加工。使用無線以太網(wǎng)系統(tǒng)EtherNet/IP把遠程I/O連接到PLC系統(tǒng)。由于大量I/O和快速掃描速率，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信非常高。無線網(wǎng)絡提供高的數(shù)據(jù)吞吐量而且不丟數(shù)據(jù)包，這一點特別重要。
在該系統(tǒng)中，配置OPC診斷服務器采樣RF條件每分鐘僅僅一次，從而確保診斷數(shù)據(jù)采集在數(shù)據(jù)吞吐量上只有有限的影響。
除了監(jiān)視RF網(wǎng)絡的健康，操作員界面將監(jiān)視每個訪問點連接的客戶端數(shù)量。如果數(shù)量低于期望的數(shù)量，離線剎車并產(chǎn)生報警。系統(tǒng)也向每個客戶端報告數(shù)據(jù)速率。如果數(shù)據(jù)速率接近無線技術的能力，PLC在線激活替代鏈接，同時置位報警。由于不合適的流量（在網(wǎng)絡上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不屬于該過程）或程序的變化，工程人員能確定RF網(wǎng)絡上的流量是否上升。
由于性能需求的增加，無線電射頻（RF）環(huán)境的變化和物理環(huán)境的變化，無線網(wǎng)絡的性能也隨著時間變化。本文探究無線診斷過程控制的對象鏈接與嵌入（OPC）服務器技術把診斷信息嵌入人機界面（HMI），因此優(yōu)化工業(yè)無線網(wǎng)絡性能。
引言
無線通信在工廠和過程控制自動化系統(tǒng)中日益流行。該增長部分由于非?？煽康臒o線電頻率技術的出現(xiàn)，有能力處理工業(yè)工廠中存在的極端條件。其他促使其增長的原因是無線實現(xiàn)的好處，包括降低安裝成本、消除遠程站點的電話線費用、降低移動平臺的機械磨損（因此改進物料輸送系統(tǒng)的性能），并為生產(chǎn)和維護人員提供無論何處需要的至關重要的信息。
接受降低成本和改進生產(chǎn)力的無線策略已經(jīng)促使很多關鍵過程依賴無線。隨著更多的系統(tǒng)依賴無線網(wǎng)絡，包括在它們發(fā)生前探測網(wǎng)絡降級和防止通信故障的智能診斷，這一點很重要。然而，大多數(shù)工廠都存在影響無線性能變化的條件。因此，良好的習慣做法是對RF網(wǎng)絡進行持續(xù)監(jiān)視，這樣才能降低意外停機的幾率。
不同工業(yè)無線制造商的診斷技術差別很大。有一些工業(yè)無線設備并沒有任何診斷信息，因此接收正確或錯誤的數(shù)據(jù)。可以想象，當遇到問題時，解決故障是多么困難。為訪問診斷信息，其他系統(tǒng)在通信必須停止的地方提供離線診斷。這些系統(tǒng)至少提供原因的一些提示，但是僅僅在故障發(fā)生后。
在線無線診斷提供無線性能和本地與遠程的整個無線系統(tǒng)的硬件條件的持續(xù)診斷。這些工具不僅能探測故障，而且顯示降級的條件。因為正在實時監(jiān)視診斷方法，不需要為檢查系統(tǒng)而停止通信。然而，沒有免費的午餐！因為診斷數(shù)據(jù)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)在相同的無線鏈接上傳輸，當激活診斷時，同時也降低了網(wǎng)絡性能。在具有大量遠程站點和數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)中，在線診斷是不現(xiàn)實的。
不同制造商和無線系統(tǒng)的在線訪問診斷信息的方法是不同的。一些無線串行系統(tǒng)使用第二個串口，使用能從啞終端程序（例如，超級終端）訪問的菜單接口進行通信。其他的在線診斷系統(tǒng)在PC連接到第二個串口或PC是以太網(wǎng)網(wǎng)絡的一部分的地方使用私有軟件程序，并使用其顯示關于RF網(wǎng)絡的重要信息。其他的系統(tǒng)仍有用于診斷信息的嵌入式網(wǎng)絡服務器。使用網(wǎng)絡瀏覽器顯示診斷信息。在基于以太網(wǎng)的無線網(wǎng)絡中，在以太網(wǎng)網(wǎng)絡上的任何人都能潛在地查看本地和遠程無線設備的診斷頁面。
以前描述的方法缺乏直接把診斷狀態(tài)和信息容易地集成到控制系統(tǒng)的能力。這對缺乏計算機技巧和技術能力的工廠操作員是非常繁重的。例如，期待廢水廠的三班倒操作員理解供應商的診斷程序（或診斷網(wǎng)頁）并診斷程序是不現(xiàn)實的。因此，在控制工程師能恰當嵌入診斷數(shù)據(jù)的地方進行遠程RF診斷是非常必要的。
在常見方法中，簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議（SNMP）是一個訪問診斷信息的可能方法。SNMP是標準的診斷語言，主要開發(fā)用于信息技術設備的管理。SNMP提供一種管理和監(jiān)視不同供應商制造的設備的診斷軟件工具方法?，F(xiàn)在一些工業(yè)設備具有支持SNMP的能力，而大多數(shù)工業(yè)軟件程序并沒有這種能力。因此基于SNMP的管理工具對工業(yè)無線系統(tǒng)是非常不現(xiàn)實的。
集成診斷
這促使我們考慮什么是在工業(yè)系統(tǒng)中集成無線診斷的最好方法。OPC可能是最好的方法，因為它是專門開發(fā)用于工業(yè)系統(tǒng)的軟件數(shù)據(jù)交換標準，受到廣泛的采用和支持。使用OPC作為RF診斷的基礎提供任何兼容OPC的軟件程序（例如，大多數(shù)主要的HMI和SCADA軟件包）直接訪問診斷信息。因為控制工程師精通使用這些程序開發(fā)項目，很容易在操作員界面中嵌入無線診斷數(shù)據(jù)，就像任何其他的標簽數(shù)據(jù)點一樣。
使用具有無線診斷功能的OPC服務器揭示了監(jiān)視和優(yōu)化無線網(wǎng)絡的很多可能。為完全理解這種可能，檢查通常監(jiān)視的關鍵診斷方法是特別有用的。在RF系統(tǒng)中，使用預先確定的RF信道和認證程序在無線設備（有時稱為無線訪問點、網(wǎng)橋和客戶端）之間建立鏈接。每個無線設備即傳輸也接收數(shù)據(jù)（但是不是同時）。當傳輸RF信號時，需要一定量的能量（用dBm度量）。當通過空氣時，距離和前進路上的障礙物造成一定的損失。當遠程站點的天線接收到信號時，信號必須強到能進行成功的數(shù)據(jù)傳輸才行。接收信號的強度用RSSI（接收信號強度指標）表示。
另一個非常重要的測量方法是信道中的噪聲。接收的信號必須比解碼信息波段中的噪聲高。噪聲的單位也是dBm。我們在本文的后面將討論噪聲及其原因。
另一個常見的測量方法是信噪比，它使用測量的信號強度（RSSI）和噪聲計算。比率越高，系統(tǒng)運行越可靠。當交換數(shù)據(jù)包時，大多數(shù)工業(yè)無線設備都包括一個糾錯算法從而確保成功地接收數(shù)據(jù)包，如果必要，再轉發(fā)。診斷工具能報告成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)量和接收的壞包數(shù)量。這提供一種計算RF錯誤率的方法，它是另一種關鍵的方法。
診斷也能監(jiān)視連接的節(jié)點（客戶端）數(shù)量。該方法是令人感興趣的，它能快速報告/報警鏈接是否故障，也報告連接的客戶端的數(shù)量是否比期待的數(shù)量多，因此表示一個可能的安全威脅。監(jiān)視連接的無線客戶端身份（MAC地址），增加額外的安全，也是可能的。
最終，傳輸字節(jié)的數(shù)量是有用的測量方法，因為它顯示無線鏈接的實際利用率。通過計算每秒傳輸?shù)淖止?jié)與無線技術的能力比較，監(jiān)視帶寬利用率。
無線診斷包括很多其他的屬性，但是只考慮重要的屬性。其他可以監(jiān)視的屬性包括環(huán)境條件（溫度，供電電壓）、用于探測天線、同軸電纜問題和信道頻率漂移的電壓駐波比（VSWR）。
常見無線診斷方法
運行基于OPC的診斷系統(tǒng)
既然我們理解了可用的監(jiān)視方法，我們能探究怎樣實施和運行基于OPC的無線診斷系統(tǒng)。首先，僅僅要求一個服務器采集診斷信息，注意到這一點非常重要。對以太網(wǎng)系統(tǒng)來說，無線診斷OPC服務器能在網(wǎng)絡上任何地方存在。配置它們采集每個選擇的無線設備指定的診斷數(shù)據(jù)。
因為服務器位于無線網(wǎng)絡的一個特定位置，服務器從硬接線以太網(wǎng)上采集一些診斷數(shù)據(jù)，從無線網(wǎng)絡上采集另外的數(shù)據(jù)。因此，如果鏈接故障，特定設備的診斷明顯丟失。從總體上來說，良好的習慣做法是確定服務器安裝在最少無線連接的地方去發(fā)送診斷數(shù)據(jù)，即使無線鏈接故障，關鍵的OPC客戶端仍能訪問服務器。圖1說明了一個位于中心的OPC服務器怎樣才能采集無線診斷信息并使之用于本地和遠程網(wǎng)絡的所有HMI客戶端。對更復雜的網(wǎng)絡來說，安裝多臺服務器具有重要的意義，從而能直接為更多客戶端提供診斷信息。
圖1 無線OPC服務器采集來自兩個獨立的RF網(wǎng)絡的診斷數(shù)據(jù)。在邏輯網(wǎng)絡上的任何HMI客戶端都能訪問這些診斷信息。
一旦安裝完服務器，它會按程序輪詢每個無線設備指定的診斷數(shù)據(jù)。輪詢頻率通常是可以配置的，快達100 ms，或慢達60 s。該設置依賴當前信息對應用的重要程度和無線網(wǎng)絡擁擠的程度。更新時間越快，用于診斷的無線帶寬就越大，應用就越忙。
服務器一般通過設備名（或其他用戶名稱）組織診斷數(shù)據(jù)，每種方法都是OPC客戶端唯一的標簽。大多數(shù)HMI和SCADA軟件包都是兼容OPC的，并提供瀏覽OPC可用標簽的方法。一旦客戶端探測到標簽，它們實際上都能用于控制工程師要求的任何方式。
在開發(fā)項目之前，考慮系統(tǒng)所有通信架構。最重要的鏈接在何處？如果鏈接故障，會發(fā)生什么？怎樣才能在問題發(fā)生前防止它？
一旦理解網(wǎng)絡架構，就要考慮每個用戶的需要。生產(chǎn)人員可能不知道RSSI是什么意思，但是可以報告總監(jiān)HMI啟動無線鏈接是否故障。如果操作員是一個人時，HMI能建議聯(lián)系何人（例如，負責無線鏈接的系統(tǒng)集成商（SI），或如果PLC出現(xiàn)問題，一打電話就到達的工程師。）。操作員也有知道無線鏈接是否正常工作的方法，因此如果發(fā)生系統(tǒng)問題時，沒有通信故障。相反，工程經(jīng)理 想在整個無線網(wǎng)絡的監(jiān)視屏幕上查看所有相關數(shù)據(jù)。越詳細，越好，因為工程師能解釋每個數(shù)據(jù)的意思。為每個用戶的經(jīng)驗和知識定制HMI顯示是非常重要的。
大多數(shù)HMI和SCADA軟件包也支持報警和趨勢功能。報警能通知操作員、維護經(jīng)理或故障條件（例如，無線鏈接故障）的工程經(jīng)理，或告訴他們通信是否降級以便他們按計劃采取預防性的措施。報警也能遠程發(fā)送（例如，通過以太網(wǎng)發(fā)送email，發(fā)送文本信息到手機），所以通知是即時的。
趨勢功能對回顧性能歷史和分析相關性是有用的。例如，傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)量能按時間進行趨勢從而發(fā)現(xiàn)吞吐量需求是否增加。
自動化設備（例如，PLC）訪問其內(nèi)部程序的OPC數(shù)據(jù)也是可能的。這揭示了當發(fā)生問題時，不僅通知操作員/經(jīng)理，而且使PLC程序對此進行處理的可能。例如，如果無線鏈接失敗，PLC能激活備用通信鏈接（例如，冗余無線連接）。在該例子中，系統(tǒng)將自動恢復而不需要任何人為干涉。
如你所見，當在OPC服務器中使之可用時，有很多使用RF診斷數(shù)據(jù)的方法。最好的使用依賴過程類型、無線怎樣應用到系統(tǒng)中和用戶需要。以下是一些應用案例：
應用1——廢水泵站
廢水廠使用無線SCADA網(wǎng)絡連接幾個遠程泵站。水處理廠PLC根據(jù)流量測量值遠程運行和停止泵。每個RF鏈接有幾里遠，因此抵達泵站需要很長時間。
系統(tǒng)集成人員已經(jīng)決定按照以下方法使用基于OPC的無線診斷：
① 鏈接故障的操作員界面通知；
② 報警通知發(fā)送到工廠負責人；
③ RSSI趨勢監(jiān)視基于標準的變化（例如，樹型增長）。
操作員界面顯示泵站和廢水處理廠之間的RF鏈接狀態(tài)。如果泵站沒有起動（舉個例子），操作員能快速斷定鏈接是否故障。如果沒有故障，則有其他問題，操作員能聯(lián)系合適的人員或親自抵達現(xiàn)場解決問題。
應用2——石油管線
石油分發(fā)系統(tǒng)在管線流量測量中使用無線SCADA網(wǎng)絡，管線幾里遠，使用無線以太網(wǎng)中繼器延長整個長度。SCADA網(wǎng)絡通過PLC系統(tǒng)提供自動過程控制。當系統(tǒng)采集石油流量數(shù)據(jù)時，操作員可以監(jiān)視報警和手動控制閥。
因為SCADA網(wǎng)絡對管線運行非常重要，系統(tǒng)使用利用網(wǎng)狀網(wǎng)絡架構的冗余中繼器。由于硬件故障或電沖擊的破壞，中繼器故障，通信丟失。
使用OPC標簽、HMI顯示和監(jiān)視每個中繼器站點之間的RF條件，系統(tǒng)能快速探測中繼器站點是否故障或將要故障。如果發(fā)生故障，RF系統(tǒng)能自動自愈，通知操作員站點已經(jīng)故障從而進行修理，重新建立RF網(wǎng)絡冗余?？刂葡到y(tǒng)意識到：如果通信丟失，RF冗余已經(jīng)暫時不能準備安全停止。
應用3——汽車廠自動導向小車（AGV）系統(tǒng)
汽車裝配廠使用AGV在裝配線上傳輸裝配件。每個AGV使用RF鏈接同步其運動，同時用系統(tǒng)其他部分進行加工。使用無線以太網(wǎng)系統(tǒng)EtherNet/IP把遠程I/O連接到PLC系統(tǒng)。由于大量I/O和快速掃描速率，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信非常高。無線網(wǎng)絡提供高的數(shù)據(jù)吞吐量而且不丟數(shù)據(jù)包，這一點特別重要。
在該系統(tǒng)中，配置OPC診斷服務器采樣RF條件每分鐘僅僅一次，從而確保診斷數(shù)據(jù)采集在數(shù)據(jù)吞吐量上只有有限的影響。
除了監(jiān)視RF網(wǎng)絡的健康，操作員界面將監(jiān)視每個訪問點連接的客戶端數(shù)量。如果數(shù)量低于期望的數(shù)量，離線剎車并產(chǎn)生報警。系統(tǒng)也向每個客戶端報告數(shù)據(jù)速率。如果數(shù)據(jù)速率接近無線技術的能力，PLC在線激活替代鏈接，同時置位報警。由于不合適的流量（在網(wǎng)絡上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不屬于該過程）或程序的變化，工程人員能確定RF網(wǎng)絡上的流量是否上升。
本文標簽：使用操作員界面優(yōu)化工業(yè)無線網(wǎng)絡的性能
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