淺談國電康平深井無線在線監(jiān)控系統(tǒng)改造方案

單麗穎

摘 要：我廠鍋爐補給水系統(tǒng)水源采用深井泵作為鍋爐補水源，設計12臺深井泵，集中分布在三家子附近，最遠端約21公里；最近點約15公里，調(diào)度總站設在化學控制室，采取無線微波（230.1兆赫）傳輸數(shù)據(jù)及通訊聯(lián)系，實現(xiàn)電流、電壓、壓力、水泵啟停信號及控制的“三遙”系統(tǒng)設計。文章主要分析現(xiàn)存的主要問題及提出改造方案。

關鍵詞：深井；無線；在線監(jiān)控系統(tǒng)

1 概述

國電康平電廠12臺深井泵，深井泵采用PLC進行數(shù)據(jù)采集，主要是（電壓、電流、功率、壓力）等，同時，通過PLC進行遠程控制，每臺深井泵通過PLC將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)傳電臺，深井泵房（終端）和化學控制室采用電臺進行數(shù)據(jù)通訊傳輸。目前主要存在如下問題：

1.1 數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性差

由于通過數(shù)傳電臺進行數(shù)據(jù)傳輸，各種無線信號的發(fā)射勢必對電臺傳輸帶來干擾，因此，其穩(wěn)定性難以保障。

無線傳輸受天氣、環(huán)境因素影響很大；據(jù)不完全統(tǒng)計，現(xiàn)12臺深井泵中，有8臺交替出現(xiàn)通訊中斷現(xiàn)象，尤其是在雷雨、大風、大雪等惡劣天氣，通訊信息經(jīng)常性中斷。進行通訊測試10次，2次通訊良好，8次通訊故障。

1.2 維護費用較高

我廠使用一個頻點，電臺傳輸?shù)囊粋€頻段一年交無線電占頻費約為2萬元。維護費用（通訊維護用工、備品備件、車輛使用等）每年約10萬元。

2 通訊系統(tǒng)設備改造方案

2.1 深井在線監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

深井在線監(jiān)控系統(tǒng)深井泵終端數(shù)據(jù)采集上還是使用原有的PLC（s7-200）進行數(shù)據(jù)采集，在數(shù)據(jù)通訊傳輸上我們采用GSM網(wǎng)絡（專用光纖連接，通訊優(yōu)先級一級）傳輸，實現(xiàn)無線GPRS網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸；在每臺深井泵的PLC端加裝一個無線GPRS通訊模塊，將PLC通訊端和無線GPRS通訊模塊相連，PLC采集的數(shù)據(jù)通訊無線GPRS網(wǎng)絡傳輸至化學控制室主站，并通過無線GPRS網(wǎng)絡實現(xiàn)對PLC的遠程信息傳輸及控制，以實現(xiàn)電機的啟/?？刂?，如圖1：

2.2 深井在線監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控功能

2.2.1 深井泵數(shù)據(jù)采集及控制PLC（s7-200）程序升級改造。

2.2.2 化學控制室主站監(jiān)控平臺軟件升級改造：控制操作每臺深井泵的啟停；顯示各深井泵電流、電壓、功率及功率因數(shù)，壓力、流量等遙測量；顯示各深井泵運行狀態(tài)及故障信息；具有各深井泵運行、故障統(tǒng)計分析功能；自動繪制各遙測量運行記錄曲線。具有數(shù)據(jù)查詢及事故信息追憶功能。

2.2.3 深井泵變頻器控制出口壓力程序完善（具備接口功能）。

2.3 通訊傳輸網(wǎng)絡設計原則及架構

2.3.1 設計原則。（1）先進性。采用先進的系統(tǒng)架構體系和基于3G的網(wǎng)絡通訊技術設備，做到配置和技術應用的先進；（2）實用性。智能化設備管理以實用性為原則，充分利用現(xiàn)代化信息技術、移動通訊技術，在系統(tǒng)整體設計、硬件軟件選型時結合企業(yè)現(xiàn)有系統(tǒng)實際情況，確定了合理、高性價比的建設方案；（3）開放、可擴展性。軟件、硬件平臺均采用模塊化設計與開發(fā)，具有良好的可擴充、擴展能力，能夠非常方便地進行系統(tǒng)升級和更新，以適應今后業(yè)務的不斷發(fā)展，并提供與其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口；（4）易于管理維護。由于主干網(wǎng)和數(shù)據(jù)通訊多采用無線通訊技術和3G通訊技術，減少了復雜的人工布線，以便于管理和維護。

2.3.2 網(wǎng)絡構架。整個系統(tǒng)采用無線網(wǎng)絡架構，將現(xiàn)場的每臺PLC連結無線通訊模塊，在通過GSM/GPRS網(wǎng)絡傳輸至應用平臺，并通過手機終端進行預警，如圖2。

2.4 系統(tǒng)功能

設備在線檢測系統(tǒng)從功能特點上分為6個模塊，主要包括系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)控制、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計分析等，如圖3。

2.4.1 系統(tǒng)管理。系統(tǒng)管理主要包括對用戶權限管理和數(shù)據(jù)的參數(shù)設置、報警限制設定管理等，主要是用戶權限管理（權限管理包括部門管理、人員管理和授權管理），通過權限管理，使系統(tǒng)在可靠性、安全性等方面比通用軟件有更大的提高。

2.4.2 數(shù)據(jù)監(jiān)控。數(shù)據(jù)監(jiān)控是深井在線監(jiān)測系統(tǒng)的基本功能，系統(tǒng)實時（10秒-30分鐘讀取一次，時間任意設置）讀取每臺PLC中的數(shù)據(jù)變化，通過數(shù)據(jù)變化反映現(xiàn)場的工作狀態(tài)，并通過直觀的人機界面（HMI）展現(xiàn)給操作人員及管理人員，使用戶實時了解設備運行的情況。

2.4.3 遠程控制。遠程控制是深井在線監(jiān)測與控制的關鍵功能，該功能通過遠程操作即可實現(xiàn)對PLC的控制輸出，實現(xiàn)對電機的遠程啟/停，為保障遠程控制的安全性，系統(tǒng)在進行遠程控制時，需要進行多級安全認證，以防誤操作。

2.4.4 數(shù)據(jù)查詢。數(shù)據(jù)查詢包括實時數(shù)據(jù)變化查詢、歷史數(shù)據(jù)變化查詢、報警記錄查詢等，查詢條件包括：深井號、開始時間和結束時間等，并通過圖表的方式直觀地展現(xiàn)給用戶，如圖4。

2.4.5 統(tǒng)計分析。統(tǒng)計分析包括統(tǒng)計電機歷史的數(shù)據(jù)變化情況，分析數(shù)據(jù)變化情況是否異常，是正常的停止狀態(tài)還是運行狀態(tài)，并給出分析結果，如圖5。

2.4.6 數(shù)據(jù)報警。數(shù)據(jù)報警是設備在線監(jiān)測的重要功能，設備在線監(jiān)測系統(tǒng)實時監(jiān)測溫度、電流等數(shù)據(jù)變化情況，當數(shù)據(jù)變化大于系統(tǒng)變化設定值（變化設定值可根據(jù)實際情況設定）時，系統(tǒng)立即發(fā)出數(shù)據(jù)報警，數(shù)據(jù)報警包括兩種方式：一種是系統(tǒng)本地報警，并形成報警記錄；另一種是通過短信方式向綁定的手機用戶發(fā)出數(shù)據(jù)短信報警。

通過數(shù)據(jù)報警，使用戶及時了解異常情況下的運行數(shù)據(jù)，并及時解決，避免因人員不在現(xiàn)場或其它異常情況帶來的突發(fā)損失，為設備的正常運行提供保障。