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(shè)備維護(hù)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(shè)的路由破除硬化地面查找并修復(fù)壞點(diǎn)，這種方法工序繁瑣、施工難度較大。無線傳輸技術(shù)性能穩(wěn)定，無須挖溝埋管，維護(hù)費(fèi)用低，適合遠(yuǎn)距離及工作場所較為復(fù)雜的環(huán)境，采用無線傳輸技術(shù)能夠從根本上解決電纜修復(fù)成本高、不易維護(hù)等問題。

關(guān)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(shè)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(diǎn)，待水泥地面硬化后，查找電纜損壞點(diǎn)極為繁瑣。一般采用通道測試的方法進(jìn)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(diǎn)，只能重新敷設(shè)新電纜替代，而無線傳輸技術(shù)近年來的快速發(fā)展及廣泛應(yīng)用則為解決電纜修復(fù)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(chǎn)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(shè)備上。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備自身配備無線信號收發(fā)器，無須另外安裝；缺點(diǎn)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(jì)等大型設(shè)備，控制電纜一旦損壞并無成熟的無線產(chǎn)品更換，即使存在相應(yīng)的產(chǎn)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(shè)備在生產(chǎn)運(yùn)行過程中電纜修復(fù)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(shè)備弱電供電主要依靠PLC機(jī)柜內(nèi)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(yùn)行，將儀表設(shè)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(chǎn)現(xiàn)場建立區(qū)域性的弱電供電系統(tǒng)，設(shè)置區(qū)域供電箱，儀表設(shè)備至供電箱的控制電纜采用鍍鋅穿線鋼管進(jìn)行直埋保護(hù)，保證該區(qū)域內(nèi)儀表設(shè)備24小時不間斷供電，取消從輸油生產(chǎn)現(xiàn)場沿電纜溝敷設(shè)至PLC機(jī)柜間較長的控制電纜。以上方法相比電池供電的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)輸油生產(chǎn)現(xiàn)場對數(shù)據(jù)采集不間斷的要求，一旦大規(guī)模應(yīng)用無線儀表，電池頻繁的更換會給輸油生產(chǎn)的正常運(yùn)行帶來一定影響；缺點(diǎn)是適合于新建輸油站庫初期建設(shè)，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(shè)備端控制電纜的接線方式不變，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)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(biāo)記，在PLC機(jī)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(jī)柜間配備的電源供電。以上方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要改動或更換現(xiàn)場儀表設(shè)備及PLC機(jī)柜間任一元器件，只需要截?cái)喙收想娎|并在儀表設(shè)備端及PLC機(jī)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(diǎn)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(chǎn)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(chǎn)現(xiàn)場建立大功率無線信號發(fā)射塔實(shí)現(xiàn)對安裝儀表設(shè)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(diǎn)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(diǎn)是通信基站的建設(shè)需要得到歸屬地有關(guān)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(jié)語

本文主要從宏觀角度對電纜修復(fù)的方法進(jìn)行探討，歸納并比較了儀表設(shè)備無線數(shù)據(jù)傳輸相對于電纜有線傳輸?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際的實(shí)施過程中有待進(jìn)一步研究部分細(xì)節(jié)性、技術(shù)性的問題，比如直接在工控機(jī)上安裝無線信號收發(fā)器，無需經(jīng)過復(fù)雜的PLC機(jī)柜，實(shí)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(jī)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(shí)現(xiàn)的目標(biāo)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(hù)、成本較低的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，使無線技術(shù)更好服務(wù)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(jī)電儀表 。