现场总线系统的智慧之翼比喻ANSIISA 10011a与WirelessHART织就自组织与自管理的

在工业自动化领域，现场总线系统的演进至关重要。为了实现更高效的生产力和实时数据监控，无线技术成为了关键解决方案。ANSI/ISA 10011a和WirelessHART协议是两大主流无线网络标准，它们以自组织与自管理的方式连接现场设备，如仪表和执行器，整合到控制与监视系统中。

这两个协议在全球范围内被国际电工委员会（IEC）认可为标准（分别为IEC62734-无线通信网络和通信配置文件，以及IEC62591-工业网络：无线通信网络和通信配置文件），并已应用了约十年时间。在功能上，他们共享一些相似之处，比如都使用相同的低功耗IEEE802.15.4无线电技术。

WirelessHART采用网状结构，其特点是自我修复且具有自组织能力。每个节点都可以形成冗余路径，以确保数据传输的稳定性。而ISA100.11a同样具备自我修复机制，每个节点可以设置冗余路径，但其网络组织方式有很大差异，主要体现在如何形成通信路径以及是否依赖于网格技术。

图1展示了路由器如何帮助管理数据流量，并减少对网格结构依赖。本文中的图片来源于横河电机。

WirelessHART作为一种更早期出现的解决方案，其设计理念侧重于简单快速而非复杂性。在21世纪初，当过程制造自动化迎来了巨大的变革时，这种简洁易用性的设计受到了市场的欢迎。它继承了传统有线HART协议工具与技术，只不过通过无线进行信息交换。这使得 Wireless HART能够轻松地集成现有的设备，同时提供出色的性能。

然而，Wireless HART也存在挑战。当一个单独的仪器发射数据到邻近设备时，如果这些设备之间没有直接通道，则会导致延迟。此外，由于 Wireless HART 的自组织特性，使得扩展性成为一个问题，因为任何一台网关都有处理设备数量上的限制，而且不一定能找到最优解。如果所选路径不是最佳，那么创建新的路径可能需要重新部署或移动设备以建立更好的通路。此外，由于其开放式布局，有潜在风险成为攻击者的目标，如“虫洞”攻击等，从而破坏正常通讯。

尽管如此，许多用户仍然选择 Wireless HART 作为他们操作环境中的首选，无论是在石油、化学或其他行业中，它提供了一种既经济又灵活的手段来连接现场装置，并将它们融入控制系统中。

另一方面，ANSI/ISA 10011a 是另一种强大的解决方案，它允许用户根据具体需求选择最适合他们的情况下的策略。这包括使用路由器作为中继点，而不是将所有设备直接连接到同一网关，这样可以避免信号延迟并降低功耗。此外，当面临重大断链事件时，该协议能够自动联系辅助路由器，以维持连续性的工作状态。

对于有效实施来说，最关键的是正确规划路由器位置，以确保清晰视野并最大限度地减少障碍物影响。此外，可用的天线方向也能显著提高信号强度。一旦这些链路建立起来，它们通常保持静态，即使遇到暂时干扰，也不需要频繁调整。