首先,橫河現場無線網絡系統采用了高性能的無線回路技術,既能保障遠距離通信(無障礙物區的通信距離可達500米),在金屬管道等障礙物密集區也能穩定可靠地收發信息(通信距離可達50米),從而保證了工業生產現場的穩定可靠的通信。
其次,橫河現場無線骨干網絡主要由無線管理站(YFGW410)與無線接入點(YFGW510)構成,它們相互獨立,可形成深度冗余機制,從而保障無線網絡系統可靠運行。另外,這樣的構造還有好處:1)現場安裝與維護十分便利;2)有助于構建大規模網絡系統,一個無線管理站下面可以連接20個無線接入點(即20個子網絡),最多可容納500個現場無線儀表(更新周期為5秒時)。
此外,橫河現場無線可支持星形拓撲、以及Mesh拓撲(可支持固定通信路徑),從而可有效管理網絡的延遲時間,保證網絡通信的確定性。
如圖6所示,橫河電機SIL2認證無線氣體檢測系統可采用深度冗余設計:2個無線管理站通過標準的通信協議,如Modbus TCP/IP、Modbus RS485等,與上位機SIS系統集成;2個無線管理站之間通過專用的同期電纜連接,分別為主機與熱備機,當系統監測到設備故障,1秒內就能完成主輔機功能切換;2個無線接入點同時接收現場無線設備的信息,并同時將現場信息傳送給上位無線管理站,若其中一個無線接入點發生故障,現場無線設備的信息則通過另外一個無線接入點,零延遲地將信息傳送給上位系統。這樣網絡設計可以充分保障氣體泄漏檢測系統運行的可靠性與確定性。

圖6 無線氣體檢測系統的深度冗余設計
無線紅外氣體檢測儀GS01采用的是PROFIsafe安全協議。橫河無線管理站,即網關,支持PROFINET。橫河網關無需支持PROFIsafe接口,通過如圖黑色通道(BlackChannel),即可在ISA100應用層上實現安全相關的通信。圖中紫紅色虛線框內為三個獨立設備(分別是控制器、網關、以及氣體檢測儀)在黑色通道中的通信棧。這個黑色通道需要保證三個因素:通信方式獨立; 從傳感器到網關的整個通信路徑,需要支持ProfiNET; 可避免各種通信失敗,確保SIL能力。
另外,無線網絡要在SIL環境中使用,錯誤處理機制需要解決相關安全協議,需要能夠避免各種錯誤,如重復、刪除、插入、重新排序、數據損壞、延遲、尋址等。SIL2認證無線氣體檢測系統,可滿足上述各種安全相關的要求,可以說是橫河現場無線在安全用途的應用中,最成功的應用之一。