摘? 要：介紹了GRM PLC云溫度采集監(jiān)測(cè)技術(shù)在低溫乙烯管線上的應(yīng)用，包括項(xiàng)目背景、設(shè)備技術(shù)規(guī)格、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，同時(shí)分析了該技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用中常見的故障，并提出了處理建議。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)輸線;云溫度采集監(jiān)測(cè);優(yōu)缺點(diǎn)

溫度監(jiān)測(cè)在工業(yè)控制領(lǐng)域一直有著重要的應(yīng)用，傳統(tǒng)上都是通過引線將傳感器采集的數(shù)據(jù)送到DCS系統(tǒng)進(jìn)行分析處理。但在某乙烯項(xiàng)目中，需要將乙烯成品從低溫罐區(qū)輸送至碼頭船運(yùn)出廠，整個(gè)長(zhǎng)輸管線總長(zhǎng)達(dá)到8公里，根據(jù)監(jiān)控要求，需要在管線的每1.5公里處設(shè)置一個(gè)溫度檢測(cè)點(diǎn)以監(jiān)控溫度。因管線距離太長(zhǎng)，使用普通熱電阻加導(dǎo)線把溫度信號(hào)送至低溫罐區(qū)的DCS系統(tǒng)，會(huì)因電纜過長(zhǎng)（最長(zhǎng)約7公里）信號(hào)損耗大影響測(cè)量精度，同時(shí)電纜太長(zhǎng)施工費(fèi)高敷設(shè)難度大。

隨著技術(shù)的發(fā)展，“云”概念越來越被人們熟知和運(yùn)用，它打破了距離的限制，經(jīng)過與設(shè)計(jì)等各方面的探討協(xié)商，并與多家公司進(jìn)行技術(shù)交流后，根據(jù)他們的技術(shù)、方案和應(yīng)用業(yè)績(jī)的介紹，決定在該長(zhǎng)管線上采用基于手機(jī)GPRS信號(hào)的云溫度檢測(cè)技術(shù)。

1. 項(xiàng)目實(shí)施背景

目前在工業(yè)領(lǐng)域推廣使用的無線技術(shù)大部分是基于ISA 100工業(yè)無線標(biāo)準(zhǔn)，由多個(gè)功能節(jié)點(diǎn)組件構(gòu)建一個(gè)Wireless無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸，通過實(shí)地考察和測(cè)試，該類產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)之間的傳輸距離有限，一般在2公里以內(nèi)，且無線信號(hào)易受干擾，通過調(diào)研，該類技術(shù)在罐區(qū)等空曠場(chǎng)所運(yùn)用正常，一旦受阻擋，設(shè)備間的通訊會(huì)受較大影響，進(jìn)而影響設(shè)備的可靠性。

而基于手機(jī)GPRS信號(hào)的云溫度檢測(cè)技術(shù)，則沒有以上限制，只要有手機(jī)信號(hào)的場(chǎng)所，就能建立通訊，由于該技術(shù)在我廠長(zhǎng)輸線上是首次運(yùn)用，因此它的成功使用及維護(hù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)今后類似情況具有指導(dǎo)性意義。

2. 低溫管道云溫度采集實(shí)施方案

該云溫度采集方案采用廣東巨控GRM PLC，通過手機(jī)GPRS信號(hào)將管線溫度信號(hào)實(shí)施傳輸至云端，再通過GRM NL從云端讀取數(shù)據(jù)并傳輸至低溫罐區(qū)控制室DCS控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量、無線信號(hào)傳輸、監(jiān)控室數(shù)據(jù)采集及設(shè)備狀況偵測(cè)等一體化的功能

2.1.主設(shè)備狀況描述：

2.1.1.低溫管道云溫度采集方案的主設(shè)備包括：5套無線溫度變送器及熱電阻;5臺(tái)GRM PLC 、1臺(tái)GRM NL 接收器，5套太陽(yáng)能供電設(shè)施。

安裝位置為：

GRM NL安裝在低溫罐的控制室樓頂;

T1---T5為GRM PLC ，依次安裝在乙烯長(zhǎng)輸線管線上;

GRM NL與DCS之間在由網(wǎng)線連接網(wǎng)線。

云溫度采集方案結(jié)構(gòu)如下圖所示：設(shè)備少，無需有線連接。

說明：T1、T2、T3、T4、T5 通過手機(jī)GPRS信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸溫度信號(hào)給云端，GRM NL通過手機(jī)GPRS信號(hào)從云端讀取溫度信號(hào)并轉(zhuǎn)換處理，并由一根網(wǎng)線通過Modbus TCP/RTU轉(zhuǎn)換模塊將信號(hào)送至DCS。

2.1.2. GRM PLC的技術(shù)規(guī)格

GRM PLC總5臺(tái)，專用于PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控的測(cè)控終端。它使用GPRS作為通訊手段，內(nèi)置網(wǎng)頁(yè)發(fā)布，一個(gè)模塊即可實(shí)現(xiàn)PLC的電腦遠(yuǎn)程控制，短信報(bào)警，手機(jī)電腦網(wǎng)頁(yè)瀏覽等。同時(shí)GRM自帶數(shù)字輸入/輸出，模擬量，可以作為PLC模擬量擴(kuò)展模塊，極大降低系統(tǒng)成本。

2.1.3. GRM NL的技術(shù)規(guī)格

GRM NL采用短信、GPRS、語音三重通訊相結(jié)合的方式，徹底解決傳統(tǒng)GPRS模塊不穩(wěn)定的問題，并通過非透明傳輸?shù)姆绞?，?shí)現(xiàn)多包并發(fā)采集，智能數(shù)據(jù)壓縮等先進(jìn)算法，極大提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度，降低50%以上的流量費(fèi)用。將GRM和PLC通過485總線互聯(lián)，即可通過電腦組態(tài)軟件遠(yuǎn)程監(jiān)控PLC。GRM支持的通訊協(xié)議包括西門子，三菱，施耐德，歐姆龍等通用PLC協(xié)議，標(biāo)MODBUS協(xié)議以及國(guó)內(nèi)外各種控制器協(xié)議。

2.1.4. 供電部件技術(shù)規(guī)格

該方案采用的是太陽(yáng)能供電及風(fēng)力發(fā)電相結(jié)合的供電方式，有效的補(bǔ)充了太陽(yáng)能供電不足的問題，實(shí)物圖如下：

太陽(yáng)能電池供電系統(tǒng)是由太陽(yáng)電池方陣、系統(tǒng)控制器、蓄電池組、直/交流逆變器等組成。可完全無人值守，維護(hù)成本低。本方案每個(gè)GRM PLC 供電使用了A 級(jí)單晶300W太陽(yáng)能板3塊，最大輸出功率300W;風(fēng)力發(fā)電機(jī)1臺(tái)，最大輸出功率820W。兩個(gè)供電系統(tǒng)由電源控制器集中控制輸出，供電回路圖如下圖：

2.2. 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)描述：

該無線溫度實(shí)施方案的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架除了上文介紹的之外，主要在于云端的數(shù)據(jù)交互，云概念的運(yùn)用是本方案的一大特色，GRM PLC、GRM NL只是一個(gè)單純的顯示和處理數(shù)據(jù)的終端，不具備強(qiáng)大的處理能力。所有的溫度數(shù)據(jù)全部都由一個(gè)存儲(chǔ)和運(yùn)算能力超強(qiáng)的云端后臺(tái)來提供，即平時(shí)使用的工作手機(jī)經(jīng)過特殊處理，可以進(jìn)入云端實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)。

4. GRM PLC云溫度采集監(jiān)測(cè)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

4.1 云溫度采集監(jiān)測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

● GRM PLC 刷新速率可以根據(jù)實(shí)際情況自行調(diào)整，如在長(zhǎng)輸線停運(yùn)期間刷新速率可相對(duì)延長(zhǎng)。

●通訊距離遠(yuǎn)：由于采用了手機(jī)GPRS通訊方式，云溫度采集系統(tǒng)已經(jīng)取消了區(qū)域的限制，用于10KM的長(zhǎng)輸線測(cè)試屬于“大材小用”。

●與控制系統(tǒng)的接口有：OPC，MODBUS，串口等，同時(shí)支持多種通訊協(xié)議，以上方案選擇的是多功能節(jié)點(diǎn)與DCS系統(tǒng)MODBUS通訊。

●網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展靈活：“云”概念的引入使得網(wǎng)絡(luò)的拓展基本不受限制，擴(kuò)展簡(jiǎn)易，只要新增一個(gè)終端，修改設(shè)置即可

●能夠及時(shí)反饋故障信息：該系統(tǒng)具有短信報(bào)警功能，可以及時(shí)的將故障信息具體內(nèi)容反饋至工作手機(jī)上，便于操作人員實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)。

4.2 云溫度采集監(jiān)測(cè)技術(shù)的局限性

●蓄電池的使用壽命相對(duì)較短，一般能夠使用12年左右，需要定期更換。

●手機(jī)信號(hào)差導(dǎo)致通訊中斷，需要在項(xiàng)目實(shí)施階段，測(cè)試手機(jī)信號(hào)強(qiáng)度，確認(rèn)安裝位置。

4. 應(yīng)用

在該長(zhǎng)輸線的更新項(xiàng)目中，針對(duì)GRM PLC的短板，采用了沿途監(jiān)控系統(tǒng)的供電系統(tǒng)，同時(shí)根據(jù)手機(jī)信號(hào)調(diào)整了每個(gè)溫度點(diǎn)的位置，目前該長(zhǎng)輸線上的GRM PLC云溫度系統(tǒng)已投用近4年，通過查看DCS系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)及檢修記錄，5個(gè)溫度檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)平穩(wěn)，未發(fā)生過一次中斷，真正實(shí)現(xiàn)了“0”維護(hù)。

5. 結(jié)論

本文介紹GRM PLC云溫度采集監(jiān)測(cè)技術(shù)在長(zhǎng)輸線上的應(yīng)用，包括方案的實(shí)施、優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)際運(yùn)用。該技術(shù)能很好地克服普通熱電阻因電纜過長(zhǎng)導(dǎo)致信號(hào)損耗大而影響測(cè)量精度，也節(jié)省了敷設(shè)電纜的施工費(fèi)用，有效達(dá)到了低成本高效率的設(shè)計(jì)目的，同時(shí)實(shí)際運(yùn)用證明，該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)輸線數(shù)據(jù)檢測(cè)的長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行，有效的降低管理維護(hù)成本，對(duì)長(zhǎng)輸線的數(shù)據(jù)檢測(cè)起到了很好的指導(dǎo)性意義。

參考文獻(xiàn)

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[3] 控制工程中文網(wǎng)： 無線儀表的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

作者簡(jiǎn)介：康世惠（1986年12月——），男，漢族，江蘇省如皋市人，本科學(xué)歷，研究方向：儀表自動(dòng)化。