單麗穎
摘 要:我廠鍋爐補給水系統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,調度總站設在化學控制室,采取無線微波(230.1兆赫)傳輸數據及通訊聯系,實現電流、電壓、壓力、水泵啟停信號及控制的“三遙”系統設計。文章主要分析現存的主要問題及提出改造方案。
關鍵詞:深井;無線;在線監控系統
1 概述
國電康平電廠12臺深井泵,深井泵采用PLC進行數據采集,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將數據發送到數傳電臺,深井泵房(終端)和化學控制室采用電臺進行數據通訊傳輸。目前主要存在如下問題:
1.1 數據傳輸穩定性差
由于通過數傳電臺進行數據傳輸,各種無線信號的發射勢必對電臺傳輸帶來干擾,因此,其穩定性難以保障。
無線傳輸受天氣、環境因素影響很大;據不完全統計,現12臺深井泵中,有8臺交替出現通訊中斷現象,尤其是在雷雨、大風、大雪等惡劣天氣,通訊信息經常性中斷。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,電臺傳輸的一個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 通訊系統設備改造方案
2.1 深井在線監控系統解決方案
深井在線監控系統深井泵終端數據采集上還是使用原有的PLC(s7-200)進行數據采集,在數據通訊傳輸上我們采用GSM網絡(專用光纖連接,通訊優先級一級)傳輸,實現無線GPRS網絡數據傳輸;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采集的數據通訊無線GPRS網絡傳輸至化學控制室主站,并通過無線GPRS網絡實現對PLC的遠程信息傳輸及控制,以實現電機的啟/停控制,如圖1:
2.2 深井在線監控系統監控功能
2.2.1 深井泵數據采集及控制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,壓力、流量等遙測量;顯示各深井泵運行狀態及故障信息;具有各深井泵運行、故障統計分析功能;自動繪制各遙測量運行記錄曲線。具有數據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。采用先進的系統架構體系和基于3G的網絡通訊技術設備,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,充分利用現代化信息技術、移動通訊技術,在系統整體設計、硬件軟件選型時結合企業現有系統實際情況,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,具有良好的可擴充、擴展能力,能夠非常方便地進行系統升級和更新,以適應今后業務的不斷發展,并提供與其它系統的數據接口;(4)易于管理維護。由于主干網和數據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 網絡構架。整個系統采用無線網絡架構,將現場的每臺PLC連結無線通訊模塊,在通過GSM/GPRS網絡傳輸至應用平臺,并通過手機終端進行預警,如圖2。
2.4 系統功能
設備在線檢測系統從功能特點上分為6個模塊,主要包括系統管理、數據監控、數據控制、數據查詢、統計分析等,如圖3。
2.4.1 系統管理。系統管理主要包括對用戶權限管理和數據的參數設置、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 數據監控。數據監控是深井在線監測系統的基本功能,系統實時(10秒-30分鐘讀取一次,時間任意設置)讀取每臺PLC中的數據變化,通過數據變化反映現場的工作狀態,并通過直觀的人機界面(HMI)展現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測與控制的關鍵功能,該功能通過遠程操作即可實現對PLC的控制輸出,實現對電機的遠程啟/停,為保障遠程控制的安全性,系統在進行遠程控制時,需要進行多級安全認證,以防誤操作。
2.4.4 數據查詢。數據查詢包括實時數據變化查詢、歷史數據變化查詢、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給用戶,如圖4。
2.4.5 統計分析。統計分析包括統計電機歷史的數據變化情況,分析數據變化情況是否異常,是正常的停止狀態還是運行狀態,并給出分析結果,如圖5。
2.4.6 數據報警。數據報警是設備在線監測的重要功能,設備在線監測系統實時監測溫度、電流等數據變化情況,當數據變化大于系統變化設定值(變化設定值可根據實際情況設定)時,系統立即發出數據報警,數據報警包括兩種方式:一種是系統本地報警,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出數據短信報警。
通過數據報警,使用戶及時了解異常情況下的運行數據,并及時解決,避免因人員不在現場或其它異常情況帶來的突發損失,為設備的正常運行提供保障。