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    摘要：本文詳細(xì)闡述了中國(guó)某熱電廠在第一期工程中，采用霍尼韋爾公司OneWireless無線解決方案的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、無線采集距離遠(yuǎn)、分散在電廠周邊的取水點(diǎn)和流量計(jì)信號(hào)，以及同上位控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，支持在控制上的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：電廠；補(bǔ)取水?dāng)?shù)據(jù)采集；無線通訊；無線主干網(wǎng)絡(luò)；解決方案；OneWireless；ISA100

    1 霍尼韋爾公司的工業(yè)無線解決方案

    霍尼韋爾公司的工業(yè)無線解決方案是由多功能節(jié)點(diǎn)（Multinode）和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接入點(diǎn)（FDAP）這兩種無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)共同構(gòu)建一個(gè)通訊速度非常快的無線Mesh主干網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場(chǎng)無線變送器可以自動(dòng)選擇與任何一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通訊。最多可以由40個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建一個(gè)無線主干網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都可以帶80臺(tái)無線變送器（大于1秒刷新時(shí)）或20臺(tái)無線變送器（1秒刷新時(shí)）。無線變送器電池供電壽命4.5年（1秒刷新、常溫時(shí)）或10年（大于1秒刷新、常溫時(shí)）。
 

                    

    每個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都可以同時(shí)作為網(wǎng)關(guān)有線接入控制系統(tǒng)，采用標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議 Mobus TCP/IP，OPC，Modbus RTU等。如果同霍尼韋爾的Experion PKS DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，那么完全內(nèi)嵌式集成，支持CDA方式同C300控制器和服務(wù)器點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，支持同DCS的組態(tài)工具和診斷工具直接對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)和無線變送器進(jìn)行組態(tài)、診斷、管理和維護(hù)。

    整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)自組織、自愈合、冗余網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)、沒有單點(diǎn)故障，同時(shí)采用了2.4GHz ISM頻段DSSS跳頻通訊，確保無線通訊能夠達(dá)到工業(yè)等級(jí)的可靠性和安全性。

    同一個(gè)無線架構(gòu)支持多種無線應(yīng)用，同時(shí)支持同無線變送器的無線通訊、支持無線視頻監(jiān)視、移動(dòng)工作站、無線巡檢、腐蝕監(jiān)測(cè)、振動(dòng)監(jiān)測(cè)、無線可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)及人員定位等。

    2 該熱電廠工業(yè)無線應(yīng)用的項(xiàng)目概況

    該熱電廠新建2×350MW機(jī)組，其中補(bǔ)取水點(diǎn)監(jiān)測(cè)11點(diǎn)，擬采用無線儀表實(shí)現(xiàn)。11點(diǎn)流量包括深井泵房用水、冷卻塔補(bǔ)水閥門井流量及中水補(bǔ)給水流量監(jiān)測(cè)，由于水點(diǎn)分布較為分散，按傳統(tǒng)有線方案方式鋪設(shè)電纜成本較高，施工困難，分散的儀表安裝給后期儀表維護(hù)帶來不便，本工程采用無線傳輸方案。流量計(jì)距離中控室的最遠(yuǎn)距離為500米（直線距離），智能無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿足流量監(jiān)測(cè)要求，且后期維護(hù)方便。

    由于測(cè)點(diǎn)在深井中，無線變送器安裝于泵坑內(nèi)，所以無線變送器必須支持帶延長(zhǎng)饋線的天線，以便把天線引至地面以上。無線變送器數(shù)據(jù)采集速度必須支持1秒的刷新速度，可應(yīng)用于控制，也可設(shè)定更慢如5秒、10秒、30秒。無線變送器由電池供電，常溫下1秒刷新時(shí)必須確保可用4.5年，5秒刷新時(shí)可用10年。無線變送器和無線主節(jié)點(diǎn)必須采用2.4GHz ISM公用頻段，DSSS跳頻和冗余mesh通訊確保通訊可靠和安全，必須具有國(guó)家無線電委員會(huì)的核準(zhǔn)證。無線變送器必須適合戶外安裝，防護(hù)等級(jí)IP66，必須適合危險(xiǎn)區(qū)域Class1 Division1，具有隔爆和本安危險(xiǎn)認(rèn)證，防腐蝕等級(jí)G3和NEMA Type 4X。無線變送器適合環(huán)境溫度-40℃～85℃；無線主節(jié)點(diǎn)（網(wǎng)關(guān)）適合環(huán)境溫度-40℃～75℃。  

    3 該熱電廠工業(yè)無線應(yīng)用的技術(shù)方案

    在化水車間樓頂安裝無線主節(jié)點(diǎn) M1，在集控樓頂安裝無線主節(jié)點(diǎn) M2，各測(cè)點(diǎn)的無線變送器自動(dòng)尋找同無線主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通訊，無線變送器本身也可以相互無線通訊。M1同時(shí)有線接入化水車間控制室內(nèi)的無線管理平臺(tái)WDM，WDM再有線接入輔網(wǎng)DCS控制系統(tǒng)（XDC800系統(tǒng)）。WDM提供同XDC800控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成的標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議Modbus TCP/IP（或Modbus RS485），實(shí)現(xiàn)同控制系統(tǒng)無縫式數(shù)據(jù)集成。

    現(xiàn)場(chǎng)安裝的無線主節(jié)點(diǎn)M2，支持更多、更快的數(shù)據(jù)采集。M1和M2之間相互無線通訊，構(gòu)建無線mesh主干網(wǎng)絡(luò)；構(gòu)建冗余無線通訊路徑；自組織、自愈合，安全、可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)同控制系統(tǒng)的一體化數(shù)據(jù)集成。

    無線主節(jié)點(diǎn)需要安裝抱桿（50mm直徑）上。無線主節(jié)點(diǎn)防護(hù)等級(jí)IP66，適合戶外安裝，適合環(huán)境溫度-40～75℃；危險(xiǎn)認(rèn)證適合1級(jí)2區(qū)（Zone2），220VAC外部供電由化水車間和集控樓控制室提供。

    （1）無線網(wǎng)絡(luò)支持無線變送器

    電廠外圍周邊的六個(gè)深井泵房各配置一臺(tái)差壓變送器和孔板測(cè)量地下水流量并無線傳輸（#1號(hào)～#6號(hào)），一號(hào)和二號(hào)冷卻塔補(bǔ)水流量井（#7～#8號(hào)）以及中水補(bǔ)水流量井（#9號(hào)）分別配置一臺(tái)無線多組合變送器無線轉(zhuǎn)接電磁流量計(jì)信號(hào)。

    #1，#2號(hào)分別與#3號(hào)無線通訊，#3號(hào)與M2網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)無線通訊，再通過M1，M2之間的主干網(wǎng)絡(luò)與M1無線通訊。#5，#6號(hào)分別與#4號(hào)無線通訊，#4號(hào)和#9號(hào)分別與#7號(hào)無線通訊，#7號(hào)再與M1無線通訊。#8號(hào)直接與M1無線通訊。
           
                            

    這些補(bǔ)取水流量數(shù)據(jù)通過M1和無線管理平臺(tái)最終與上位控制系統(tǒng)集成，參與系統(tǒng)控制和監(jiān)控。

    無線變送器的通訊采用2.4GHz公用波段跳頻（ISM），自組織、自愈合；無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模靈活，安裝方便；無線設(shè)備有國(guó)家無委會(huì)核準(zhǔn)。無線變送器的刷新速度可以設(shè)定為最快1秒；無線溫度變送器可以選型隔爆；無線變送器的電池壽命可預(yù)測(cè)，常溫下，1秒刷新時(shí)為4.5年。

    （2）無線管理平臺(tái)：

    無線管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)功能：

    無線網(wǎng)絡(luò)的通訊診斷：用來管理和診斷無線網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的無線電通訊狀況；圖形功能界面支持以圖形方式來監(jiān)視無線電通訊的狀態(tài)和無線通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

   支持對(duì)無線變送器的遠(yuǎn)程在線組態(tài)或維護(hù)；

    無線網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一安全管理；

    使用任何一臺(tái)電腦就可以通過IP地址訪問無線管理平臺(tái)，無需安裝任何應(yīng)用軟件，使用非常方便。

    4 總結(jié)

    該熱電廠的補(bǔ)取水點(diǎn)布置分散，流量計(jì)在深井內(nèi)，布線和敷設(shè)電纜很困難。采用霍尼韋爾無線技術(shù)方案，在施工過程中不需要考慮布線和敷設(shè)電纜問題，無需安裝橋架和電纜保護(hù)管，能夠明顯減少改造工作量，降低安裝成本、減少安裝調(diào)試時(shí)間、減少后期維護(hù)工作量、支持現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)作業(yè)，無需從現(xiàn)場(chǎng)往返控制室，即可獲取控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和信息。

    不僅如此，控制室和現(xiàn)場(chǎng)布置也更為簡(jiǎn)潔：無接線盒、安全柵、I/O卡件；降低DCS負(fù)荷; 減少維護(hù)工作量和減少故障點(diǎn)。而且無線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展非常方便，未來增加測(cè)點(diǎn)時(shí)，直接安裝無線變送器即可; 更換容易、即插即用、靈活。

      一個(gè)無線架構(gòu)的容量非常大，靈活性非常高。無線系統(tǒng)同控制系統(tǒng)的完全一體化集成，以及無線管理平臺(tái)功能強(qiáng)大，使用非常方便，都給用戶帶來極大的便利，可以幫助用戶更高效地實(shí)現(xiàn)電廠的運(yùn)營(yíng)，并為后續(xù)項(xiàng)目打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。  

    摘自《自動(dòng)化博覽》2011年第十一期