高敏杰 許來旺 張洪建 徐遍強

摘要：文章結(jié)合大張坨儲氣庫的站井場的實際情況，闡述如何通過有線通信和無線通訊方式實現(xiàn)RTU系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)的雙鏈路冗余通信，并將無線通信數(shù)據(jù)與有線傳輸數(shù)據(jù)進行主備融合。為解決RTU系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)有線傳輸與無線傳輸雙鏈路冗余傳輸提供一種靈活有效的解決方案。

關(guān)鍵詞：RTU系統(tǒng);DCS系統(tǒng);無線傳輸;數(shù)據(jù)通信雙鏈路冗余

1、大張坨儲氣庫概況

大張坨儲氣庫地處天津市大港區(qū)以南獨流堿河泄洪區(qū)內(nèi)，主要功能是平衡管線輸氣能力、進行冬季調(diào)峰和事故應急供氣，緩解城市供氣壓力，最大限度發(fā)揮管輸能力，使上游氣田生產(chǎn)和用戶供氣合理調(diào)蓄，保證安全、平穩(wěn)供氣。

2、SDACA系統(tǒng)概述及存在問題

大張坨儲氣庫SDACA系統(tǒng)由集注站場Delta V的DCS系統(tǒng)、SIS系統(tǒng)、火氣系統(tǒng)，A采注井場Delta ?V的RTU系統(tǒng)，B采注井場Delta ?V的RTU系統(tǒng)組成。井場RTU系統(tǒng)與集注站場DCS系統(tǒng)采用光纖進行數(shù)據(jù)通信，光纖電纜沿路在濕地泄洪區(qū)內(nèi)進行敷設(shè)。

采注井場RTU與集注站DCS光纖通信鏈路存在巨大缺陷，由于歷年來多次的洪水泛濫及人為施工，致使光纖電纜頻繁出現(xiàn)斷纜故障，且出現(xiàn)斷纜后很難找到故障點，造成采注井場RTU與集注站DCS通信中斷后維修時間長，嚴重影響日常采注生產(chǎn)。如何在光纖斷纜后繼續(xù)維持井場RTU與集注站DCS數(shù)據(jù)通信正常中尋求解決方案。

3、采用無線通信的可用性

大張坨儲氣庫按區(qū)域分為集注站場、A采注井場、B采注井場三個區(qū)域，其中A采注井場距離集注站場3.5公里，B井場距離集注站場1.1公里。三個區(qū)域之間為濕地保護區(qū)，無建筑物遮擋。滿足無線通信進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x及中間無遮擋物要求?？紤]無線輸出搭建成本低、建設(shè)周期短、不受濕地地理環(huán)境的限制、維護費用低的優(yōu)點，及無線傳輸受天氣因素、意外因素易影響鏈路的可靠性，造成數(shù)據(jù)傳輸?shù)呐紨嘈灾袛嗟娜秉c。采取在原有光纖通信鏈路上，搭建無線網(wǎng)橋作為數(shù)據(jù)通信的在線備用鏈路。井場與集注站場數(shù)據(jù)通信采用光纖作為數(shù)據(jù)通信主鏈路、無線網(wǎng)橋作為數(shù)據(jù)通信備用鏈路的雙鏈路數(shù)據(jù)通信方式進行數(shù)據(jù)通信。并對雙鏈路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行融合，顯示在同一個HMI顯示畫面。

3、采用無線網(wǎng)橋的具體實施方案

3.1無線網(wǎng)絡(luò)搭建及數(shù)據(jù)傳輸方式：

在A/B井場及集注站設(shè)置無線網(wǎng)橋天線，A/B采注井場安裝一套收發(fā)裝置，集注站場安裝兩套收發(fā)裝置，集注站場兩套收發(fā)裝置分別與A/B采注井場收發(fā)裝置進行點對點設(shè)置。采注井場數(shù)據(jù)經(jīng)過井場RTU中Delta V通信模塊采用MODBUS通信至無線網(wǎng)橋收發(fā)器，經(jīng)無線傳輸至集注站無線網(wǎng)橋收發(fā)器，在通過集注站DCS中Delta V通信模塊進行接收。

3.2數(shù)據(jù)融合

采注井場傳輸?shù)谋O(jiān)控數(shù)據(jù)在DCS系統(tǒng)上進行解包，根據(jù)數(shù)據(jù)地址表進行數(shù)據(jù)一對一提取，與光纖傳輸數(shù)據(jù)一同經(jīng)過多路轉(zhuǎn)換器功能塊進行選擇主備數(shù)據(jù)選擇輸出，具體為：光纖傳輸數(shù)據(jù)正常時，數(shù)據(jù)輸出為光纖傳輸數(shù)據(jù);一旦光纖傳輸數(shù)據(jù)異常時，數(shù)據(jù)輸出為無線傳輸數(shù)據(jù)。光纖數(shù)據(jù)正常后自動切換為光纖數(shù)據(jù)輸出。

集注站場傳輸?shù)拿顢?shù)據(jù)在RTU系統(tǒng)進行解包，根據(jù)數(shù)據(jù)地址表進行數(shù)據(jù)一對一提取，與光纖傳輸數(shù)據(jù)一同經(jīng)過多路轉(zhuǎn)換器功能塊進行選擇主備數(shù)據(jù)選擇輸出，具體為：光纖傳輸命令數(shù)據(jù)正常時，命令數(shù)據(jù)輸出為光纖傳輸命令數(shù)據(jù);一旦光纖傳輸命令數(shù)據(jù)異常時，命令數(shù)據(jù)輸出為無線傳輸命令數(shù)據(jù)。光纖數(shù)據(jù)正常后自動切換為光纖數(shù)據(jù)輸出。

網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)見下圖：

4、效果評估

在確保原有HMI操作界面不變的情況下，完成有線通信與無線通信的雙鏈路融合，便于操作人員延續(xù)原有的操作，減少誤操作，使融合后的數(shù)據(jù)方便管理。隨著雙鏈路在儲氣庫的成功應用，確實有效的減少因數(shù)據(jù)中斷造成的儲氣庫采注停產(chǎn)。

5、結(jié)束語

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸主要是通過有線傳輸或無線傳輸進行的，有線數(shù)據(jù)傳輸與無線數(shù)據(jù)傳輸都各自存在個缺陷，隨著現(xiàn)代無線電通訊技術(shù)發(fā)展的日臻完善和普及應用，更值得我們?nèi)ヌ接懭绾螌⒂芯€數(shù)據(jù)傳輸與無線數(shù)據(jù)傳輸融合使用，為工控系統(tǒng)發(fā)展提供更廣泛的應用。

參考文獻

[1] 黃智偉.無線發(fā)射與接收電路設(shè)計，北京：北京航空航天大學出版社，2007.07 3：100-150

[2] 拉帕波特著. 無線通信原理與應用，北京：電子工業(yè)出版社，2009，7（24），52-60

[3]胡壽松. 自動控制原理第五版，北京：科學出版社出版，2007，6，45-120