無(wú)線(xiàn)透?jìng)髂K在VOCs 設(shè)備中的應(yīng)用

宋婭敏

（晉城金鼎天地煤機(jī)裝備有限責(zé)任公司，山西 晉城 048000）

2020 年是我國(guó)藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)3 年計(jì)劃的收官之年，伴隨著VOCs 相關(guān)政策標(biāo)準(zhǔn)管理體系的逐漸完善，VOCs 的減排與控制將繼續(xù)延續(xù)精細(xì)化、規(guī)范化的發(fā)展方向。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部下發(fā)的《重污染天氣重點(diǎn)行業(yè)應(yīng)急減排措施制定技術(shù)指南（2020年修訂版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《應(yīng)急減排措施》）中明確要求，重點(diǎn)行業(yè)的企業(yè)需按照應(yīng)急減排措施對(duì)VOCs 環(huán)保設(shè)施進(jìn)行升級(jí)改造，要求評(píng)級(jí)企業(yè)的VOCs 環(huán)保設(shè)施具備數(shù)據(jù)上傳及參數(shù)記錄功能，以滿(mǎn)足運(yùn)行過(guò)程的可追溯。目前，山西晉煤集團(tuán)金鼎煤機(jī)礦業(yè)有限責(zé)任公司所有的VOCs環(huán)保裝置均不具備數(shù)據(jù)上傳功能，且在現(xiàn)有的老舊設(shè)備上進(jìn)行線(xiàn)路改造的施工難度大。隨著物聯(lián)網(wǎng)的普及，選擇通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)對(duì)該公司的VOCs 環(huán)保設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)進(jìn)行升級(jí)改造[1-2]。

1 VOCs 環(huán)保設(shè)備升級(jí)改造存在的問(wèn)題

由于山西晉煤集團(tuán)金鼎煤機(jī)礦業(yè)有限責(zé)任公司下屬子分公司較多，且各子分公司地理位置分散，VOCs 設(shè)備數(shù)量多，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和存儲(chǔ)的后臺(tái)需放置于總部，與各子分公司的VOCs 設(shè)備距離較遠(yuǎn)，且設(shè)備附近無(wú)公用網(wǎng)絡(luò)。該公司所有的VOCs 設(shè)備均需滿(mǎn)足數(shù)據(jù)上傳和記錄保存功能，如選擇傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸模式，采用以太網(wǎng)或者串口通信傳輸，然后傳入該公司公用網(wǎng)絡(luò)，與后臺(tái)上位機(jī)連接。該方案需要對(duì)很多老舊的廠(chǎng)房挖溝走線(xiàn)，通信線(xiàn)路長(zhǎng)，施工難度大，調(diào)試問(wèn)題多，線(xiàn)路施工投資費(fèi)用高，后期相應(yīng)的維護(hù)成本也隨之增加，且公用網(wǎng)采用的光纜和服務(wù)器多，數(shù)據(jù)交換網(wǎng)關(guān)復(fù)雜，如果公用網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題，直接影響設(shè)備數(shù)據(jù)的后臺(tái)監(jiān)測(cè)。

2 基于無(wú)線(xiàn)透?jìng)髂K數(shù)據(jù)上傳的優(yōu)勢(shì)

隨著近幾年物聯(lián)網(wǎng)的加速發(fā)展，無(wú)線(xiàn)模塊在工業(yè)控制數(shù)據(jù)上傳領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越多，無(wú)線(xiàn)模塊與傳統(tǒng)的線(xiàn)路通信相比，壽命周期長(zhǎng)，穩(wěn)定性能好，傳輸效率高，維護(hù)簡(jiǎn)易直觀(guān)，施工難度小。只需將本地控制器的通信口與無(wú)線(xiàn)透?jìng)髂K相連，通過(guò)流量卡接入移動(dòng)公司4G 網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)至上位機(jī)即可完成數(shù)據(jù)交換功能，可大大縮短施工周期，減低改造成本，減少后期的維護(hù)費(fèi)用。由于《應(yīng)急減排措施》中要求各公司完成評(píng)級(jí)的時(shí)間很短，基于成本和施工效率考慮，山西晉煤集團(tuán)金鼎煤機(jī)礦業(yè)有限責(zé)任公司下屬子分公司所有的VOCs 環(huán)保設(shè)備升級(jí)改造項(xiàng)目選擇使用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。該項(xiàng)目使用的無(wú)線(xiàn)透?jìng)髂K為工業(yè)級(jí)4G 模塊DTU500，該模塊利用移動(dòng)公司流量卡、基站、云轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器和公司的公用網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了VOCs 環(huán)保設(shè)施與遠(yuǎn)程上位機(jī)的無(wú)線(xiàn)連接，具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、組網(wǎng)靈活方便、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。

3 無(wú)線(xiàn)透?jìng)髂K在VOCs 設(shè)備中的應(yīng)用方案

3.1 數(shù)據(jù)上傳總體方案

該項(xiàng)目采用西門(mén)子SMART系列作為控制核心，采集環(huán)保裝置的各類(lèi)傳感器信號(hào)，本地顯示采用昆侖通態(tài)的7 寸組態(tài)屏TPC7021Ex，PLC 與顯示屏采用以太網(wǎng)口連接。為了減少流量的使用，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)采用485 通信，TPC7021Ex 與無(wú)線(xiàn)模塊DTU500 的DB9 串口相連，顯示屏通過(guò)485 通信將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至DTU500。上位機(jī)通過(guò)云轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器和虛擬串口軟件，利用云端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)。無(wú)線(xiàn)上傳方案如圖1。

圖1 無(wú)線(xiàn)上傳方案

3.2 無(wú)線(xiàn)模塊地址設(shè)置

（1）安裝DTU5XXCfg 軟件，對(duì)DTU 模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，更改對(duì)應(yīng)IP 地址，找到設(shè)備。

① 設(shè)備默認(rèn)地址：192.168.1.5（依次修改，避免重復(fù)）。

② Lan 里面修改（電腦IP 和設(shè)備IP 在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)搜索，修改）。

③ 修改完之后，重啟設(shè)備。

（2）無(wú)線(xiàn)模塊上傳參數(shù)配置

① 參數(shù)上傳通過(guò)云服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)，模塊網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程地址應(yīng)按圖2 進(jìn)行設(shè)置，使得無(wú)線(xiàn)模塊硬件與云服務(wù)器建立網(wǎng)絡(luò)。

② 模塊485 串口通信參數(shù)按圖3 進(jìn)行設(shè)置，與觸摸屏通信參數(shù)保持一致，使觸摸屏和無(wú)線(xiàn)模塊建立串口通信。

圖2 云轉(zhuǎn)發(fā)地址設(shè)置

圖3 串口參數(shù)設(shè)置

3.3 云服務(wù)器添加設(shè)備

（1） 登 錄 服 務(wù) 器 網(wǎng) 址http://zf.zzjiechen.com:8080/。

（2）將無(wú)線(xiàn)模塊出廠(chǎng)的ID 添加至服務(wù)器，需建立兩組序列號(hào)：一組為設(shè)備真實(shí)的序列號(hào)，一組為10 位序列號(hào)。

（3）按圖4 添加轉(zhuǎn)發(fā)信息，與序列號(hào)對(duì)應(yīng)，也需建立兩組（相互交叉轉(zhuǎn)發(fā)即可）。

圖4 轉(zhuǎn)發(fā)信息設(shè)置

（4）添加設(shè)備過(guò)程中需注意幾點(diǎn)：① 為了保證通訊正常，需要添加一個(gè)虛擬的設(shè)備，與實(shí)際存在的設(shè)備建立轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)系。因此一臺(tái)設(shè)備需要添加兩份設(shè)備信息，一份是真實(shí)存在的設(shè)備的信息，另外一套是虛擬設(shè)備的信息。② 平臺(tái)默認(rèn)的“設(shè)備編號(hào)”是10 位或者22 位。DTU4G 設(shè)備ID 一般為18 位，即粘貼在DTU 左側(cè)面的設(shè)備ID。③ 在添加真實(shí)設(shè)備信息過(guò)程中，輸入18 位設(shè)備ID 編號(hào)即可，提交成功后系統(tǒng)會(huì)顯示22 位的設(shè)備編號(hào)，不足22 位部分會(huì)以0 補(bǔ)齊。④ 在添加虛擬設(shè)備信息時(shí)，為了和真實(shí)設(shè)備明顯區(qū)分，一般會(huì)將“設(shè)備編號(hào)”設(shè)為10位，在使用時(shí)可根據(jù)自己需要，設(shè)置為能明確區(qū)分的名稱(chēng)。

圖5 虛擬串口參數(shù)

3.4 設(shè)置虛擬串口

上位機(jī)安裝串口服務(wù)管理軟件ComVirt，建立虛擬串口，參照配置的數(shù)據(jù)要求對(duì)各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置，添加虛擬串口COM3，如圖5。

參數(shù)設(shè)置完畢后，串口COM3 顯示已連接，上位機(jī)即可通過(guò)虛擬串口讀取本地顯示屏的各項(xiàng)參數(shù)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至硬盤(pán)，保證設(shè)備的各項(xiàng)運(yùn)行記錄追溯周期達(dá)一年以上，并可對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。該項(xiàng)目還可滿(mǎn)足將設(shè)備運(yùn)行參數(shù)上傳至環(huán)保平臺(tái)，可隨時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)不符合使用條件，可直接遠(yuǎn)程操作，停止設(shè)備運(yùn)行。

4 效果應(yīng)用分析

該公司通過(guò)無(wú)線(xiàn)透?jìng)髂K已將全部的VOCs 環(huán)保設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了異地多臺(tái)設(shè)備的集中管理，節(jié)約了大量的施工布線(xiàn)、網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程調(diào)試等環(huán)節(jié)，做到了低成本、高效率，在要求的時(shí)間內(nèi)完成了所有涉及設(shè)備的升級(jí)改造工作。

在工序管控方面，減少了人力投入，各類(lèi)紙質(zhì)文件的記錄報(bào)表，通過(guò)遠(yuǎn)程服務(wù)器實(shí)現(xiàn)工藝管控，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的集中管理、遠(yuǎn)程診斷。

5 結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)涉及的工業(yè)控制領(lǐng)域越來(lái)越廣，本項(xiàng)目選用的數(shù)據(jù)上傳方案也可運(yùn)用于該公司的其他設(shè)備上，為公司管理和監(jiān)管部門(mén)巡查均可提供方便。通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)向無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的跨接，越來(lái)越多的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程診斷和故障監(jiān)測(cè)，無(wú)需到現(xiàn)場(chǎng)即可了解設(shè)備所有的運(yùn)行狀態(tài)，解決現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的各類(lèi)故障，這也是未來(lái)工業(yè)控制的發(fā)展趨勢(shì)。