遠程無線遙控系統的設計與應用

張秀明

（唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305）

唐山三友化工濃海水綜合利用項目是利用提純的濃海水進行化鹽，進而達到節約成本、降低消耗的目的，濃海水需要從距離50km以外的唐山市曹妃甸區引到三友化工股份公司所在的南堡開發區，采用DN900的管道輸送，為保證管線的正常運行，及時發現管道的泄漏問題，需要對整個濃海水輸水管線進行壓力監控，發現異常及時處置，而如何將這些分布在50km的濃海水管道上的壓力信號檢測出，并及時傳送到泵站監控中心，給儀表專業提出了較高的要求。

1 總體方案

根據工藝要求，在50km的濃海水輸送管道上，設置7個壓力測量點，1個事故排放閥，整個管線大部分靠近唐曹高速，7個壓力測量點和1個緊急排放閥的電源可以從高速公路上獲取也可以通過太陽能方式獲取，綜合考慮采用高速公路獲取，但遠距離的信號傳輸采用常規的電纜傳輸無法實現，而無線控制技術的近年來迅速猛展并日臻成熟，經多方調研、反復論證，設計采用GPRS無線傳輸技術，將現場的壓力測量信號接入到無線傳輸系統的發射客戶端，通過無線網絡傳輸到控制中心的接收端，在接收終端上進行監測，再利用接收終端的OPC通訊接口通過遠距離光纜連接到公司的生產管理網上，管理者可以在公司內部的局域網上進行實時監控。

2 系統構成

該系統由以下七部分組成，現場壓力測量儀表、現場緊急排放閥門、發射客戶終端、無線通信網絡、控制中心接收終端、OPC數據傳輸接口、光纖網（見圖1）。

圖1 系統拓撲圖

3 硬件部分

3.1 現場壓力測量儀表

川儀EJA430A變送器，信號輸出：4－20mA；供電電源24VDC，接液部分采用鈦測量膜片，防止濃海水的腐蝕。

3.2 現場緊急排放電動閥門

深圳萬訊，輸入信號4－20mA，電源380VAC。

3.3 現場測控終端

壓力測控終端：型號DATA－9201。終端系統控制原理見圖2。

圖2 壓力測量系統圖

緊急排放閥終端，控制器型號：DATA－7203。工作原理見圖3。

圖3 閥門控制系統圖

3.4 無線通信網絡

采用中國移動通訊的SIM卡，監測中心具備固定IP，采用公網專線模式組網，現場測量終端通過GPRS網絡與監控中心通信。

3.5 控制中心接收終端

型號：DATA－9301。接收終端通過串口與計算機連接，計算機采用服務器形式，配備UPS不間斷電源。

3.6 OPC數據傳輸接口網卡

在與接收終端相連的計算機上，安裝數據接口網卡，配置OPC接口軟件，與公司內部的局域網相連，實施向公司生產管理網發布數據。

3.7 光纖網

使用48芯光纖，與電信公司簽訂協議，租用其中的2芯。

4 軟件部分

主要軟件：操作系統軟件、數據庫軟件、管線壓力遙測系統監控軟件、防火墻軟件、OPC軟件。

5 現場測控終端功能特點

1）實時采集4－20mA信號輸出壓力數據，采集時間間隔、存儲記錄時間間隔可設置，現場實時顯示測點壓力值。

2）實時采集電動閥門開、關位置狀態；就地控制電動閥門的開啟、關閉和停止；就地顯示閥門的開度值。遠程控制電動閥門的開啟、關閉和停止。支持遠程顯示控制閥門的開度，上位機軟件可設定閥門的開度值，根據設定的開度值，可自動調節閥門到預設的位置。在控制終端上有就地／遠程模式可切換。

3）通過GPRS方式與監控中心通訊。

4）可設置壓力值上報的上下限報警值，采集的數據超過上報的上下限時，即刻上報報警信息。

5）壓力變送器與終端之間斷線、終端箱門被打開時，主動上報故障信息。

6）自動檢測數據上報是否成功，保證上報記錄時間連續、完整。

7）終端支持大容量歷史記錄存儲，供查詢。

8）終端自動與時間服務器進行時間同步，保證了中心服務器時間、終端時間的一致性。

9）支持遠程維護、修改終端的工作參數。

10）終端采用不銹鋼外箱，具備防水防盜功能，并采取避雷措施。

6 中心監控終端主要功能

1）本系統為一套獨立的監控系統，監控系統軟件可通過OPC接口上傳到管理網。

2）操作畫面根據工藝要求制作。具體有壓力、調節閥調節畫面。操作畫面有操作閥門輸出指示、現場閥位指示、開到位、關到位指示。

3）監控軟件功能主要包括：系統信息管理、基礎數據管理、實時監控、遠程控制、數據查詢等功能。同時軟件支持中心問詢模式，問詢時間可設定；接收現場報警數據，彈出報警提示信息：測控終端箱門打開、斷電等報警信息提示。

7 注意問題

該系統投運以來，系統運行穩定，數據能夠實時將現場的信號的傳送到曹妃甸泵站的監控中心，為操作工進行實地監控提供了有效的手段。

1）當采用GPRS網絡通訊公司的信號質量降低時，可能造成信號中斷，影響數據的傳輸。

2）定期檢查現場控制箱，查看控制器狀態是否正常，檢測輸入輸出模塊運行情況。

3）信號連不上時，確認GPRS卡上費用情況，無線控制系統借助于通訊公司GPRS增值業務，每張卡每月一般需要不超過10元的通訊流量資費，可通過手機直接檢查，忙音代表費用夠用。

4）控制系統終端上有狀態監視功能，操作人員注意定期進行巡查。

本系統完成了海水管線壓力、流量的遙測，調節閥的遠程控制。目前公司已將這一技術應用到水源地多臺深井的遠程開停控制，渣場清液排放遠程監控。基于GPRS無線控制技術有較好的應用前景，為企業解決遠距離測量、控制提供一種新的控制手段。