无线设备安装
用于过程工业的无线现场设备经过几年的开发和设计已经取得了
飞速的发展，经过对已有无线技术的分析，我们决定在分馏研究
计划中采用符合WirelessHART标准的无线设备（有关
WirelessHART 技术，请参阅“充分利用WirelessHART技术”一
文），在控制塔压和蒸气流量的控制回路中应用无线压力和差压
变送器。
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WirelessHART无线网关安装在工艺装置区域的中间位置，通过以
太网与控制系统相连。控制系统使用的是DeltaV系统，系统与无
线网关标准化的集成，实现WirelessHART仪表校验、组态和诊断
功能。控制系统对无线仪表的组态方法和传统仪表完全相同，区
别在于无线仪表由电池供电，无需安装供电电缆。
我们改变了原有的塔压和蒸气流量控制模式，现在操作人员可以
在有线和无线输入之间进行切换。当某个控制回路输入信号由无
线仪表实现时，系统就会自动将PID模块更改为无线控制，仪表
面板可以显示当前所选输入信号类型和选择开关位置，这样，操
作人员通过显示界面即可直观地比较有线和无线方案的测量结果
，并随时可以选择有线或无线信号作为控制回路输入。
我们在控制模型中加入了矩阵图以计算自动控制的绝对误差积分
（IAE），用于控制回路测量值和控制周期都将自动记录，以便
比较采用有线和无线方案的控制回路性能。
试验过程
在最近的一项填料性能试验中，对无线压力变送器和差压流量变
送器进行了初步测试，该试验是为了检验Raschig-Jaeger RSP-
250整装填料的蒸馏效率和液压性能（气提塔也可用作蒸馏塔）
。分馏塔通过环己烷/正庚烷混合系统进行分馏，压力对蒸馏性
能的影响也在研究范围内，标准的测试压力是2.4, 4.83, 24和
60 psia，对无线仪表测试，基准压力是24 psia，Raschig-
Jaeger公司同意在实验运行过程中应用无线仪表进行测试。
表1显示了有线仪表和无线仪表在分馏塔上实现的压力控制。在
实验中，对PID整定参数、滤波参数及控制组态参数设置相同，
结果如表1所示，两种方案性能没有差别。
表1:有线和无线控制结果相当
在蒸汽流量控制的测试上，我们也得到了相似的结果。有线仪表
的滤波时间是10秒，无线仪表是0秒。工厂原有的PID整定既可应
用于有线仪表，也可应用于无线仪表，当设定点改变时，可以看
到相同的动态控制。
根据图表所示，从无线仪表应用在压力控制和蒸汽流量控制时所
测得的绝对误差积分来看，采用无线仪表与有线仪表的控制性能
相当，和有线相比，无线控制回路仅使用了1/10数量的测量值进
行流量控制，1/6数量的测量值进行控制压力，因此可节省电池
能耗。
测试结果表明，应用WirelessHart无线变送器结合修正后的PID
算法功能模块实现控制，其控制性能与采用传统硬接线变送器与
标准PID算法具有相同的可靠性。 在另一项测试中，用传统硬接
线变送器进行了合成和填料效率的测量（理论塔板高度），然后
采用无线变送器进行同样的操作， 结果证明两者的控制性能几
乎相同。
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扩展应用
用WirelessHART无线变送器测量气提流量和塔压节省了布线成本
。采用WirelessHART变送器和修正PID算法功能模块进行塔压和
加热器蒸汽流量控制，实现的动态响应和性能与有线仪表加传统
PID运算完全一样。
在实验进行中，我们把WirelessHART技术的应用进行了扩展，首
先用三台多点无线温度变送器（每台设备有4个热电阻输入）来
监测吸收塔的温度分布情况，另外将两台无线pH变送器分别安装
在吸收塔入口和出口，间接测量氨溶液中二氧化碳的浓度。采用
无线变送器提高了温度和pH值测量的精度和可靠性，从而改善了
气提塔和吸收塔的操作条件，由于无线仪表由电池供电，消除了
有线仪表回路接地的影响。
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