现场总线技术应用实例ANSIISA 10011a与WirelessHART的自组织自管理之美
现场总线技术应用实例：ANSI/ISA100.11a与WirelessHART的自组织自管理之美
在工业自动化领域，工厂或设施为了连接现场设备（如仪表和执行器）到控制和监视系统，通常会考虑使用无线网络。对于选择协议而言，ANSI/ISA100.11a和WirelessHART是两种主要的无线协议选项，它们都被国际电工委员会（IEC）采用为全球标准，并且已经在大约10年中得到了广泛应用。
尽管两者有许多相似之处，比如它们使用相同的低功耗IEEE802.15.4无线电，但它们在网络组织方面有着显著差异。WirelessHART采用网状结构，这是一个自我修复且具有自组织能力的网络，而ISA100.11a同样具备自我修复特性，每个节点都可以配置冗余路径，以确保数据传输的可靠性。
图1展示了用于管理数据流量并减少对网格依赖性的路由器布局。这一设计不仅能够提高通信效率，还能有效地降低因信号衰减导致的问题。
WirelessHART以其简单快速的配置方式吸引了众多用户，这正是希望避免像基金会现场总线和ProfibusPA这样过于复杂的一些批评所致。它借鉴了传统有线仪表HART协议中的工具和技术，但通过无线进行通信，使得安装更为灵活。
由于其自组织功能，WirelessHART设备能够自动确定如何相互通信以交换数据。这一过程可能导致一些延迟，但这往往并不构成关键问题。此外，由于它是动态调整，可以根据不断变化的情况即时进行优化，这使得该技术既有效又具有优势。但也存在挑战：
自治特性意味着网络无法手动旁路。
可扩展性可能成为一个问题，因为每个网关都有一定的处理能力限制。
自治并不总是意味着自治优化；虽然可以找到足够带宽的通信路径，但这些路径并不一定是最直接的路径。
网络形成过程中可能出现“虫洞”攻击，对于需要防御的人来说，要想成功攻击并不容易，但是依赖于网状通信结构使得这种攻击更加危险。
物理布局也可能导致创建不必要的心理障碍点，即那些需要通过特殊节点才能传输大量数据的地方。当这些节点因为故障而失效时，将会切断整个网络的大部分区域。
尽管如此，很多情况都会造成心理障碍点，如设计或安装错误、RF环境变化、物理空间改变以及设备停止服务等原因造成。此时，只能通过软件监控来识别这些心脏点，并向操作人员发出警报。遗憾的是，没有人可以采取行动来纠正这一状况，一直要等到另一个位置添加新的网关或者重新分割网络才行。
另一方面，ISO 100标准委员会旨在为工业自动化提供一系列用于工业自动化应用中的无线通讯标准。在此基础上，又产生了更多支持复杂制造环境需求，更高性能要求的一系列产品。这包括支持更大的范围内工作，以及提高安全性的措施，同时保持对用户简单易用的承诺。不论哪种方式，都必须保证没有牺牲现场总线可用性的情况下完成所有操作。而实际上，在实施工程设计阶段进行简单规划，就能大大改善所有依赖链路性能。在了解基本信号传播原理后，可以指导设备及天線布置，从而避免受到钢罐、钢结构等影响，并规避缺点出现。
此外，有些场合利用路由器作为中继点，不必将所有大型设备直接连入同一个网关，而是在各个地方收集数据后再转发给主机站。这方法简便高效，大幅度节省能源消耗，因为只有当真正需要的时候才开启通讯。大型水箱液位指示器这样的刷新率很低、长时间休眠状态下的装置，也能因此节省更多能源。如果发生重大中断破坏本地链路，则该装置将寻找辅助路由器恢复联系，为实现最佳效果做好了准备。
