原油站庫SCADA系統(tǒng)無線數(shù)據(jù)傳輸方法的研究

劉佳南　趙靜　康智明

摘 要：損壞的直埋電纜在儀表設備維護的過程中出現(xiàn)問題，排查起來較為困難，傳統(tǒng)的方法是按照電纜敷設的路由破除硬化地面查找并修復壞點，這種方法工序繁瑣、施工難度較大。無線傳輸技術性能穩(wěn)定，無須挖溝埋管，維護費用低，適合遠距離及工作場所較為復雜的環(huán)境，采用無線傳輸技術能夠從根本上解決電纜修復成本高、不易維護等問題。

關鍵詞：原油站庫；SCADA系統(tǒng)；無線數(shù)據(jù)傳輸；區(qū)域性；方法；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.132

1 引言

SCADA系統(tǒng)在工程建設過程中直埋電纜易因施工交叉作業(yè)而受到損壞，施工方如果沒有及時發(fā)現(xiàn)電纜損壞的地點，待水泥地面硬化后，查找電纜損壞點極為繁瑣。一般采用通道測試的方法進行電纜故障檢測，即使檢測出損壞的電纜，確定電纜損壞具體的位置也很困難，一旦查找不出損壞點，只能重新敷設新電纜替代，而無線傳輸技術近年來的快速發(fā)展及廣泛應用則為解決電纜修復問題在空間上的局限性提供了巨大方便。

2 SCADA系統(tǒng)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?/p>

新型無線儀表產品主要集中在壓力、溫度類等體積小、拆卸較為容易的儀表設備上。其優(yōu)點是設備自身配備無線信號收發(fā)器，無須另外安裝；缺點是采用電池供電的方式滿足不了原油管線對測量參數(shù)不間斷監(jiān)測的要求，同時無線通信覆蓋的區(qū)域較小，信號無法全面覆蓋長距離大中型輸油站庫。對于閥門、流量計等大型設備，控制電纜一旦損壞并無成熟的無線產品更換，即使存在相應的產品更換成本也較高。針對以上現(xiàn)存的問題，研究一種適合原油站庫SCADA系統(tǒng)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ㄒ越鉀Q儀表設備在生產運行過程中電纜修復的問題。

2.1 建立區(qū)域性弱電供電系統(tǒng)

目前SCADA系統(tǒng)現(xiàn)場儀表設備弱電供電主要依靠PLC機柜內的供電系統(tǒng)，部分儀表電源電纜（0-24V）與信號電纜（4-20mA）使用同組電纜工作（例如壓力變送器二線制的接線方式），為保證弱電供電系統(tǒng)正常運行，將儀表設備供電系統(tǒng)與信號傳輸系統(tǒng)分離，在閥組區(qū)、泵區(qū)、罐區(qū)、加熱爐區(qū)等生產現(xiàn)場建立區(qū)域性的弱電供電系統(tǒng)，設置區(qū)域供電箱，儀表設備至供電箱的控制電纜采用鍍鋅穿線鋼管進行直埋保護，保證該區(qū)域內儀表設備24小時不間斷供電，取消從輸油生產現(xiàn)場沿電纜溝敷設至PLC機柜間較長的控制電纜。以上方法相比電池供電的優(yōu)點是實現(xiàn)輸油生產現(xiàn)場對數(shù)據(jù)采集不間斷的要求，一旦大規(guī)模應用無線儀表，電池頻繁的更換會給輸油生產的正常運行帶來一定影響；缺點是適合于新建輸油站庫初期建設，而后期的改造工程成本較高。

2.2 安裝無線信號收發(fā)器

儀表設備端控制電纜的接線方式不變，根據(jù)現(xiàn)場實際情況截取一段電纜（0.5-1.0m）連接并安裝無線信號收發(fā)器A，采用區(qū)域弱電供電系統(tǒng)的電源供電，并固定好無線信號收發(fā)器。按照已檢測出故障電纜的標記，在PLC機柜間截取損壞電纜（0.5-1.0m），連接并安裝無線信號收發(fā)器B，采用PLC機柜間配備的電源供電。以上方法的優(yōu)點是不需要改動或更換現(xiàn)場儀表設備及PLC機柜間任一元器件，只需要截斷故障電纜并在儀表設備端及PLC機柜端安裝無線信號收發(fā)器，施工容易且降低了維修成本；缺點是無線信號發(fā)生器信號發(fā)射能力有限，覆蓋區(qū)域無法滿足長距離的生產現(xiàn)場。

2.3 建立現(xiàn)場無線信號發(fā)射塔

無線信號收發(fā)器在遭遇雷雨等惡劣天氣時信號傳輸受到的影響較大，原油管線對檢測參數(shù)的要求較高，必須保證無線信號在傳輸過程中的穩(wěn)定性。通過在生產現(xiàn)場建立大功率無線信號發(fā)射塔實現(xiàn)對安裝儀表設備區(qū)域的全覆蓋，使無線信號收發(fā)器能夠正常連接在線，以保證無線傳輸?shù)姆€(wěn)定性。以上方法的優(yōu)點是解決了無線信號發(fā)生器發(fā)射功率低、覆蓋范圍小的問題，將雷電對無線信號的影響降到最低，保證了信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性、及時性，缺點是通信基站的建設需要得到歸屬地有關政府部門的審批，手續(xù)較為繁瑣，一旦申請不成功，將影響施工工期。

3 結語

本文主要從宏觀角度對電纜修復的方法進行探討，歸納并比較了儀表設備無線數(shù)據(jù)傳輸相對于電纜有線傳輸?shù)膬?yōu)缺點，在實際的實施過程中有待進一步研究部分細節(jié)性、技術性的問題，比如直接在工控機上安裝無線信號收發(fā)器，無需經(jīng)過復雜的PLC機柜，實現(xiàn)從工控軟件讀取現(xiàn)場發(fā)送的壓力、溫度等參數(shù)，徹底解決PLC機柜元器件遭遇雷擊而損壞的問題。SCADA系統(tǒng)無線數(shù)據(jù)傳輸方法的研究最終要實現(xiàn)的目標是：通過無線數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)和區(qū)域性弱電供電系統(tǒng)的合理配置，取消維修難、成本高的控制電纜，取而代之的是易于安裝、便于維護、成本較低的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，使無線技術更好服務于原油管線數(shù)據(jù)采集。

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作者簡介：劉佳南，男，江蘇徐州人，研究方向： 機電儀表 。