遠(yuǎn)程無線遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張秀明

（唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305）

唐山三友化工濃海水綜合利用項(xiàng)目是利用提純的濃海水進(jìn)行化鹽，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約成本、降低消耗的目的，濃海水需要從距離50km以外的唐山市曹妃甸區(qū)引到三友化工股份公司所在的南堡開發(fā)區(qū)，采用DN900的管道輸送，為保證管線的正常運(yùn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道的泄漏問題，需要對(duì)整個(gè)濃海水輸水管線進(jìn)行壓力監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處置，而如何將這些分布在50km的濃海水管道上的壓力信號(hào)檢測(cè)出，并及時(shí)傳送到泵站監(jiān)控中心，給儀表專業(yè)提出了較高的要求。

1 總體方案

根據(jù)工藝要求，在50km的濃海水輸送管道上，設(shè)置7個(gè)壓力測(cè)量點(diǎn)，1個(gè)事故排放閥，整個(gè)管線大部分靠近唐曹高速，7個(gè)壓力測(cè)量點(diǎn)和1個(gè)緊急排放閥的電源可以從高速公路上獲取也可以通過太陽(yáng)能方式獲取，綜合考慮采用高速公路獲取，但遠(yuǎn)距離的信號(hào)傳輸采用常規(guī)的電纜傳輸無法實(shí)現(xiàn)，而無線控制技術(shù)的近年來迅速猛展并日臻成熟，經(jīng)多方調(diào)研、反復(fù)論證，設(shè)計(jì)采用GPRS無線傳輸技術(shù)，將現(xiàn)場(chǎng)的壓力測(cè)量信號(hào)接入到無線傳輸系統(tǒng)的發(fā)射客戶端，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂浦行牡慕邮斩耍诮邮战K端上進(jìn)行監(jiān)測(cè)，再利用接收終端的OPC通訊接口通過遠(yuǎn)距離光纜連接到公司的生產(chǎn)管理網(wǎng)上，管理者可以在公司內(nèi)部的局域網(wǎng)上進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)由以下七部分組成，現(xiàn)場(chǎng)壓力測(cè)量?jī)x表、現(xiàn)場(chǎng)緊急排放閥門、發(fā)射客戶終端、無線通信網(wǎng)絡(luò)、控制中心接收終端、OPC數(shù)據(jù)傳輸接口、光纖網(wǎng)（見圖1）。

圖1 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

3 硬件部分

3.1 現(xiàn)場(chǎng)壓力測(cè)量?jī)x表

川儀EJA430A變送器，信號(hào)輸出：4－20mA；供電電源24VDC，接液部分采用鈦測(cè)量膜片，防止?jié)夂Ｋ母g。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)緊急排放電動(dòng)閥門

深圳萬訊，輸入信號(hào)4－20mA，電源380VAC。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控終端

壓力測(cè)控終端：型號(hào)DATA－9201。終端系統(tǒng)控制原理見圖2。

圖2 壓力測(cè)量系統(tǒng)圖

緊急排放閥終端，控制器型號(hào)：DATA－7203。工作原理見圖3。

圖3 閥門控制系統(tǒng)圖

3.4 無線通信網(wǎng)絡(luò)

采用中國(guó)移動(dòng)通訊的SIM卡，監(jiān)測(cè)中心具備固定IP，采用公網(wǎng)專線模式組網(wǎng)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量終端通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心通信。

3.5 控制中心接收終端

型號(hào)：DATA－9301。接收終端通過串口與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)采用服務(wù)器形式，配備UPS不間斷電源。

3.6 OPC數(shù)據(jù)傳輸接口網(wǎng)卡

在與接收終端相連的計(jì)算機(jī)上，安裝數(shù)據(jù)接口網(wǎng)卡，配置OPC接口軟件，與公司內(nèi)部的局域網(wǎng)相連，實(shí)施向公司生產(chǎn)管理網(wǎng)發(fā)布數(shù)據(jù)。

3.7 光纖網(wǎng)

使用48芯光纖，與電信公司簽訂協(xié)議，租用其中的2芯。

4 軟件部分

主要軟件：操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、管線壓力遙測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控軟件、防火墻軟件、OPC軟件。

5 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控終端功能特點(diǎn)

1）實(shí)時(shí)采集4－20mA信號(hào)輸出壓力數(shù)據(jù)，采集時(shí)間間隔、存儲(chǔ)記錄時(shí)間間隔可設(shè)置，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)顯示測(cè)點(diǎn)壓力值。

2）實(shí)時(shí)采集電動(dòng)閥門開、關(guān)位置狀態(tài)；就地控制電動(dòng)閥門的開啟、關(guān)閉和停止；就地顯示閥門的開度值。遠(yuǎn)程控制電動(dòng)閥門的開啟、關(guān)閉和停止。支持遠(yuǎn)程顯示控制閥門的開度，上位機(jī)軟件可設(shè)定閥門的開度值，根據(jù)設(shè)定的開度值，可自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門到預(yù)設(shè)的位置。在控制終端上有就地／遠(yuǎn)程模式可切換。

3）通過GPRS方式與監(jiān)控中心通訊。

4）可設(shè)置壓力值上報(bào)的上下限報(bào)警值，采集的數(shù)據(jù)超過上報(bào)的上下限時(shí)，即刻上報(bào)報(bào)警信息。

5）壓力變送器與終端之間斷線、終端箱門被打開時(shí)，主動(dòng)上報(bào)故障信息。

6）自動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)上報(bào)是否成功，保證上報(bào)記錄時(shí)間連續(xù)、完整。

7）終端支持大容量歷史記錄存儲(chǔ)，供查詢。

8）終端自動(dòng)與時(shí)間服務(wù)器進(jìn)行時(shí)間同步，保證了中心服務(wù)器時(shí)間、終端時(shí)間的一致性。

9）支持遠(yuǎn)程維護(hù)、修改終端的工作參數(shù)。

10）終端采用不銹鋼外箱，具備防水防盜功能，并采取避雷措施。

6 中心監(jiān)控終端主要功能

1）本系統(tǒng)為一套獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)軟件可通過OPC接口上傳到管理網(wǎng)。

2）操作畫面根據(jù)工藝要求制作。具體有壓力、調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)畫面。操作畫面有操作閥門輸出指示、現(xiàn)場(chǎng)閥位指示、開到位、關(guān)到位指示。

3）監(jiān)控軟件功能主要包括：系統(tǒng)信息管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)查詢等功能。同時(shí)軟件支持中心問詢模式，問詢時(shí)間可設(shè)定；接收現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警數(shù)據(jù)，彈出報(bào)警提示信息：測(cè)控終端箱門打開、斷電等報(bào)警信息提示。

7 注意問題

該系統(tǒng)投運(yùn)以來，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)將現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)的傳送到曹妃甸泵站的監(jiān)控中心，為操作工進(jìn)行實(shí)地監(jiān)控提供了有效的手段。

1）當(dāng)采用GPRS網(wǎng)絡(luò)通訊公司的信號(hào)質(zhì)量降低時(shí)，可能造成信號(hào)中斷，影響數(shù)據(jù)的傳輸。

2）定期檢查現(xiàn)場(chǎng)控制箱，查看控制器狀態(tài)是否正常，檢測(cè)輸入輸出模塊運(yùn)行情況。

3）信號(hào)連不上時(shí)，確認(rèn)GPRS卡上費(fèi)用情況，無線控制系統(tǒng)借助于通訊公司GPRS增值業(yè)務(wù)，每張卡每月一般需要不超過10元的通訊流量資費(fèi)，可通過手機(jī)直接檢查，忙音代表費(fèi)用夠用。

4）控制系統(tǒng)終端上有狀態(tài)監(jiān)視功能，操作人員注意定期進(jìn)行巡查。

本系統(tǒng)完成了海水管線壓力、流量的遙測(cè)，調(diào)節(jié)閥的遠(yuǎn)程控制。目前公司已將這一技術(shù)應(yīng)用到水源地多臺(tái)深井的遠(yuǎn)程開停控制，渣場(chǎng)清液排放遠(yuǎn)程監(jiān)控。基于GPRS無線控制技術(shù)有較好的應(yīng)用前景，為企業(yè)解決遠(yuǎn)距離測(cè)量、控制提供一種新的控制手段。