云溫度采集技術在長輸線上的應用

摘? 要：介紹了GRM PLC云溫度采集監(jiān)測技術在低溫乙烯管線上的應用，包括項目背景、設備技術規(guī)格、無線網絡技術等，同時分析了該技術的優(yōu)缺點及應用中常見的故障，并提出了處理建議。

關鍵詞：長輸線;云溫度采集監(jiān)測;優(yōu)缺點

溫度監(jiān)測在工業(yè)控制領域一直有著重要的應用，傳統上都是通過引線將傳感器采集的數據送到DCS系統進行分析處理。但在某乙烯項目中，需要將乙烯成品從低溫罐區(qū)輸送至碼頭船運出廠，整個長輸管線總長達到8公里，根據監(jiān)控要求，需要在管線的每1.5公里處設置一個溫度檢測點以監(jiān)控溫度。因管線距離太長，使用普通熱電阻加導線把溫度信號送至低溫罐區(qū)的DCS系統，會因電纜過長（最長約7公里）信號損耗大影響測量精度，同時電纜太長施工費高敷設難度大。

隨著技術的發(fā)展，“云”概念越來越被人們熟知和運用，它打破了距離的限制，經過與設計等各方面的探討協商，并與多家公司進行技術交流后，根據他們的技術、方案和應用業(yè)績的介紹，決定在該長管線上采用基于手機GPRS信號的云溫度檢測技術。

1. 項目實施背景

目前在工業(yè)領域推廣使用的無線技術大部分是基于ISA 100工業(yè)無線標準，由多個功能節(jié)點組件構建一個Wireless無線網絡，實現長距離數據傳輸，通過實地考察和測試，該類產品節(jié)點之間的傳輸距離有限，一般在2公里以內，且無線信號易受干擾，通過調研，該類技術在罐區(qū)等空曠場所運用正常，一旦受阻擋，設備間的通訊會受較大影響，進而影響設備的可靠性。

而基于手機GPRS信號的云溫度檢測技術，則沒有以上限制，只要有手機信號的場所，就能建立通訊，由于該技術在我廠長輸線上是首次運用，因此它的成功使用及維護經驗對今后類似情況具有指導性意義。

2. 低溫管道云溫度采集實施方案

該云溫度采集方案采用廣東巨控GRM PLC，通過手機GPRS信號將管線溫度信號實施傳輸至云端，再通過GRM NL從云端讀取數據并傳輸至低溫罐區(qū)控制室DCS控制系統，實現現場溫度測量、無線信號傳輸、監(jiān)控室數據采集及設備狀況偵測等一體化的功能

2.1.主設備狀況描述：

2.1.1.低溫管道云溫度采集方案的主設備包括：5套無線溫度變送器及熱電阻;5臺GRM PLC 、1臺GRM NL 接收器，5套太陽能供電設施。

安裝位置為：

GRM NL安裝在低溫罐的控制室樓頂;

T1---T5為GRM PLC ，依次安裝在乙烯長輸線管線上;

GRM NL與DCS之間在由網線連接網線。

云溫度采集方案結構如下圖所示：設備少，無需有線連接。

說明：T1、T2、T3、T4、T5 通過手機GPRS信號實時傳輸溫度信號給云端，GRM NL通過手機GPRS信號從云端讀取溫度信號并轉換處理，并由一根網線通過Modbus TCP/RTU轉換模塊將信號送至DCS。

2.1.2. GRM PLC的技術規(guī)格

GRM PLC總5臺，專用于PLC遠程監(jiān)控的測控終端。它使用GPRS作為通訊手段，內置網頁發(fā)布，一個模塊即可實現PLC的電腦遠程控制，短信報警，手機電腦網頁瀏覽等。同時GRM自帶數字輸入/輸出，模擬量，可以作為PLC模擬量擴展模塊，極大降低系統成本。

2.1.3. GRM NL的技術規(guī)格

GRM NL采用短信、GPRS、語音三重通訊相結合的方式，徹底解決傳統GPRS模塊不穩(wěn)定的問題，并通過非透明傳輸的方式，實現多包并發(fā)采集，智能數據壓縮等先進算法，極大提高了系統響應速度，降低50%以上的流量費用。將GRM和PLC通過485總線互聯，即可通過電腦組態(tài)軟件遠程監(jiān)控PLC。GRM支持的通訊協議包括西門子，三菱，施耐德，歐姆龍等通用PLC協議，標MODBUS協議以及國內外各種控制器協議。

2.1.4. 供電部件技術規(guī)格

該方案采用的是太陽能供電及風力發(fā)電相結合的供電方式，有效的補充了太陽能供電不足的問題，實物圖如下：

太陽能電池供電系統是由太陽電池方陣、系統控制器、蓄電池組、直/交流逆變器等組成。可完全無人值守，維護成本低。本方案每個GRM PLC 供電使用了A 級單晶300W太陽能板3塊，最大輸出功率300W;風力發(fā)電機1臺，最大輸出功率820W。兩個供電系統由電源控制器集中控制輸出，供電回路圖如下圖：

2.2. 無線網絡技術描述：

該無線溫度實施方案的網絡構架除了上文介紹的之外，主要在于云端的數據交互，云概念的運用是本方案的一大特色，GRM PLC、GRM NL只是一個單純的顯示和處理數據的終端，不具備強大的處理能力。所有的溫度數據全部都由一個存儲和運算能力超強的云端后臺來提供，即平時使用的工作手機經過特殊處理，可以進入云端實時查看數據。

4. GRM PLC云溫度采集監(jiān)測技術優(yōu)缺點

4.1 云溫度采集監(jiān)測技術的優(yōu)點

● GRM PLC 刷新速率可以根據實際情況自行調整，如在長輸線停運期間刷新速率可相對延長。

●通訊距離遠：由于采用了手機GPRS通訊方式，云溫度采集系統已經取消了區(qū)域的限制，用于10KM的長輸線測試屬于“大材小用”。

●與控制系統的接口有：OPC，MODBUS，串口等，同時支持多種通訊協議，以上方案選擇的是多功能節(jié)點與DCS系統MODBUS通訊。

●網絡擴展靈活：“云”概念的引入使得網絡的拓展基本不受限制，擴展簡易，只要新增一個終端，修改設置即可

●能夠及時反饋故障信息：該系統具有短信報警功能，可以及時的將故障信息具體內容反饋至工作手機上，便于操作人員實時監(jiān)控設備狀態(tài)。

4.2 云溫度采集監(jiān)測技術的局限性

●蓄電池的使用壽命相對較短，一般能夠使用12年左右，需要定期更換。

●手機信號差導致通訊中斷，需要在項目實施階段，測試手機信號強度，確認安裝位置。

4. 應用

在該長輸線的更新項目中，針對GRM PLC的短板，采用了沿途監(jiān)控系統的供電系統，同時根據手機信號調整了每個溫度點的位置，目前該長輸線上的GRM PLC云溫度系統已投用近4年，通過查看DCS系統歷史數據及檢修記錄，5個溫度檢測點數據平穩(wěn)，未發(fā)生過一次中斷，真正實現了“0”維護。

5. 結論

本文介紹GRM PLC云溫度采集監(jiān)測技術在長輸線上的應用，包括方案的實施、優(yōu)缺點及實際運用。該技術能很好地克服普通熱電阻因電纜過長導致信號損耗大而影響測量精度，也節(jié)省了敷設電纜的施工費用，有效達到了低成本高效率的設計目的，同時實際運用證明，該設備能夠實現長輸線數據檢測的長周期平穩(wěn)運行，有效的降低管理維護成本，對長輸線的數據檢測起到了很好的指導性意義。

參考文獻

[1] 廣州巨控公司無線技術資料.

[2] 自動化博覽：工業(yè)無線（無線變送器）在鎮(zhèn)海煉化8公里乙烯運輸管線項目的應用.

[3] 控制工程中文網： 無線儀表的拓撲結構

作者簡介：康世惠（1986年12月——），男，漢族，江蘇省如皋市人，本科學歷，研究方向：儀表自動化。