摘要：本文詳細(xì)闡述了中國某熱電廠在第一期工程中，采用霍尼韋爾公司OneWireless無線解決方案的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、無線采集距離遠(yuǎn)、分散在電廠周邊的取水點和流量計信號，以及同上位控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，支持在控制上的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：電廠；補(bǔ)取水?dāng)?shù)據(jù)采集；無線通訊；無線主干網(wǎng)絡(luò)；解決方案；OneWireless；ISA100

    1 霍尼韋爾公司的工業(yè)無線解決方案

    霍尼韋爾公司的工業(yè)無線解決方案是由多功能節(jié)點（Multinode）和現(xiàn)場設(shè)備接入點（FDAP）這兩種無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點共同構(gòu)建一個通訊速度非常快的無線Mesh主干網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場無線變送器可以自動選擇與任何一個無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進(jìn)行無線通訊。最多可以由40個無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點構(gòu)建一個無線主干網(wǎng)絡(luò)，每個無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都可以帶80臺無線變送器（大于1秒刷新時）或20臺無線變送器（1秒刷新時）。無線變送器電池供電壽命4.5年（1秒刷新、常溫時）或10年（大于1秒刷新、常溫時）。
 

                    

    每個無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都可以同時作為網(wǎng)關(guān)有線接入控制系統(tǒng)，采用標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議 Mobus TCP/IP，OPC，Modbus RTU等。如果同霍尼韋爾的Experion PKS DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，那么完全內(nèi)嵌式集成，支持CDA方式同C300控制器和服務(wù)器點對點通訊，支持同DCS的組態(tài)工具和診斷工具直接對無線網(wǎng)絡(luò)和無線變送器進(jìn)行組態(tài)、診斷、管理和維護(hù)。

    整個無線網(wǎng)絡(luò)自組織、自愈合、冗余網(wǎng)關(guān)的設(shè)計、沒有單點故障，同時采用了2.4GHz ISM頻段DSSS跳頻通訊，確保無線通訊能夠達(dá)到工業(yè)等級的可靠性和安全性。

    同一個無線架構(gòu)支持多種無線應(yīng)用，同時支持同無線變送器的無線通訊、支持無線視頻監(jiān)視、移動工作站、無線巡檢、腐蝕監(jiān)測、振動監(jiān)測、無線可燃?xì)怏w監(jiān)測及人員定位等。

    2 該熱電廠工業(yè)無線應(yīng)用的項目概況

    該熱電廠新建2×350MW機(jī)組，其中補(bǔ)取水點監(jiān)測11點，擬采用無線儀表實現(xiàn)。11點流量包括深井泵房用水、冷卻塔補(bǔ)水閥門井流量及中水補(bǔ)給水流量監(jiān)測，由于水點分布較為分散，按傳統(tǒng)有線方案方式鋪設(shè)電纜成本較高，施工困難，分散的儀表安裝給后期儀表維護(hù)帶來不便，本工程采用無線傳輸方案。流量計距離中控室的最遠(yuǎn)距離為500米（直線距離），智能無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿足流量監(jiān)測要求，且后期維護(hù)方便。

    由于測點在深井中，無線變送器安裝于泵坑內(nèi)，所以無線變送器必須支持帶延長饋線的天線，以便把天線引至地面以上。無線變送器數(shù)據(jù)采集速度必須支持1秒的刷新速度，可應(yīng)用于控制，也可設(shè)定更慢如5秒、10秒、30秒。無線變送器由電池供電，常溫下1秒刷新時必須確保可用4.5年，5秒刷新時可用10年。無線變送器和無線主節(jié)點必須采用2.4GHz ISM公用頻段，DSSS跳頻和冗余mesh通訊確保通訊可靠和安全，必須具有國家無線電委員會的核準(zhǔn)證。無線變送器必須適合戶外安裝，防護(hù)等級IP66，必須適合危險區(qū)域Class1 Division1，具有隔爆和本安危險認(rèn)證，防腐蝕等級G3和NEMA Type 4X。無線變送器適合環(huán)境溫度-40℃～85℃；無線主節(jié)點（網(wǎng)關(guān)）適合環(huán)境溫度-40℃～75℃。  

    3 該熱電廠工業(yè)無線應(yīng)用的技術(shù)方案

    在化水車間樓頂安裝無線主節(jié)點 M1，在集控樓頂安裝無線主節(jié)點 M2，各測點的無線變送器自動尋找同無線主節(jié)點進(jìn)行無線通訊，無線變送器本身也可以相互無線通訊。M1同時有線接入化水車間控制室內(nèi)的無線管理平臺WDM，WDM再有線接入輔網(wǎng)DCS控制系統(tǒng)（XDC800系統(tǒng)）。WDM提供同XDC800控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成的標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議Modbus TCP/IP（或Modbus RS485），實現(xiàn)同控制系統(tǒng)無縫式數(shù)據(jù)集成。

    現(xiàn)場安裝的無線主節(jié)點M2，支持更多、更快的數(shù)據(jù)采集。M1和M2之間相互無線通訊，構(gòu)建無線mesh主干網(wǎng)絡(luò)；構(gòu)建冗余無線通訊路徑；自組織、自愈合，安全、可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)同控制系統(tǒng)的一體化數(shù)據(jù)集成。

    無線主節(jié)點需要安裝抱桿（50mm直徑）上。無線主節(jié)點防護(hù)等級IP66，適合戶外安裝，適合環(huán)境溫度-40～75℃；危險認(rèn)證適合1級2區(qū)（Zone2），220VAC外部供電由化水車間和集控樓控制室提供。

    （1）無線網(wǎng)絡(luò)支持無線變送器

    電廠外圍周邊的六個深井泵房各配置一臺差壓變送器和孔板測量地下水流量并無線傳輸（#1號～#6號），一號和二號冷卻塔補(bǔ)水流量井（#7～#8號）以及中水補(bǔ)水流量井（#9號）分別配置一臺無線多組合變送器無線轉(zhuǎn)接電磁流量計信號。

    #1，#2號分別與#3號無線通訊，#3號與M2網(wǎng)絡(luò)節(jié)點無線通訊，再通過M1，M2之間的主干網(wǎng)絡(luò)與M1無線通訊。#5，#6號分別與#4號無線通訊，#4號和#9號分別與#7號無線通訊，#7號再與M1無線通訊。#8號直接與M1無線通訊。
           
                            

    這些補(bǔ)取水流量數(shù)據(jù)通過M1和無線管理平臺最終與上位控制系統(tǒng)集成，參與系統(tǒng)控制和監(jiān)控。

    無線變送器的通訊采用2.4GHz公用波段跳頻（ISM），自組織、自愈合；無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模靈活，安裝方便；無線設(shè)備有國家無委會核準(zhǔn)。無線變送器的刷新速度可以設(shè)定為最快1秒；無線溫度變送器可以選型隔爆；無線變送器的電池壽命可預(yù)測，常溫下，1秒刷新時為4.5年。

    （2）無線管理平臺：

    無線管理平臺實現(xiàn)功能：

    無線網(wǎng)絡(luò)的通訊診斷：用來管理和診斷無線網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的無線電通訊狀況；圖形功能界面支持以圖形方式來監(jiān)視無線電通訊的狀態(tài)和無線通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

   支持對無線變送器的遠(yuǎn)程在線組態(tài)或維護(hù)；

    無線網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一安全管理；

    使用任何一臺電腦就可以通過IP地址訪問無線管理平臺，無需安裝任何應(yīng)用軟件，使用非常方便。

    4 總結(jié)

    該熱電廠的補(bǔ)取水點布置分散，流量計在深井內(nèi)，布線和敷設(shè)電纜很困難。采用霍尼韋爾無線技術(shù)方案，在施工過程中不需要考慮布線和敷設(shè)電纜問題，無需安裝橋架和電纜保護(hù)管，能夠明顯減少改造工作量，降低安裝成本、減少安裝調(diào)試時間、減少后期維護(hù)工作量、支持現(xiàn)場移動作業(yè)，無需從現(xiàn)場往返控制室，即可獲取控制系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)和信息。

    不僅如此，控制室和現(xiàn)場布置也更為簡潔：無接線盒、安全柵、I/O卡件；降低DCS負(fù)荷; 減少維護(hù)工作量和減少故障點。而且無線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展非常方便，未來增加測點時，直接安裝無線變送器即可; 更換容易、即插即用、靈活。

      一個無線架構(gòu)的容量非常大，靈活性非常高。無線系統(tǒng)同控制系統(tǒng)的完全一體化集成，以及無線管理平臺功能強(qiáng)大，使用非常方便，都給用戶帶來極大的便利，可以幫助用戶更高效地實現(xiàn)電廠的運營，并為后續(xù)項目打下堅實的基礎(chǔ)。  

    摘自《自動化博覽》2011年第十一期