摘要：本文詳細闡述了中國某熱電廠(chǎng)在第一期工程中，采用霍尼韋爾公司OneWireless無(wú)線(xiàn)解決方案的網(wǎng)絡(luò )架構、無(wú)線(xiàn)采集距離遠、分散在電廠(chǎng)周邊的取水點(diǎn)和流量計信號，以及同上位控制系統的數據集成，支持在控制上的應用。關(guān)鍵詞：電廠(chǎng)；補取水數據采集；無(wú)線(xiàn)通訊；無(wú)線(xiàn)主干網(wǎng)絡(luò )；解決方案；OneWireless；ISA100

    1 霍尼韋爾公司的工業(yè)無(wú)線(xiàn)解決方案

    霍尼韋爾公司的工業(yè)無(wú)線(xiàn)解決方案是由多功能節點(diǎn)（Multinode）和現場(chǎng)設備接入點(diǎn)（FDAP）這兩種無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)共同構建一個(gè)通訊速度非?？斓臒o(wú)線(xiàn)Mesh主干網(wǎng)絡(luò )，現場(chǎng)無(wú)線(xiàn)變送器可以自動(dòng)選擇與任何一個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊。最多可以由40個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)構建一個(gè)無(wú)線(xiàn)主干網(wǎng)絡(luò )，每個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)都可以帶80臺無(wú)線(xiàn)變送器（大于1秒刷新時(shí)）或20臺無(wú)線(xiàn)變送器（1秒刷新時(shí)）。無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)都可以同時(shí)作為網(wǎng)關(guān)有線(xiàn)接入控制系統，采用標準通訊協(xié)議 Mobus TCP/IP，OPC，Modbus RTU等。如果同霍尼韋爾的Experion PKS DCS控制系統進(jìn)行數據集成，那么完全內嵌式集成，支持CDA方式同C300控制器和服務(wù)器點(diǎn)對點(diǎn)通訊，支持同DCS的組態(tài)工具和診斷工具直接對無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和無(wú)線(xiàn)變送器進(jìn)行組態(tài)、診斷、管理和維護。

    整個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )自組織、自愈合、冗余網(wǎng)關(guān)的設計、沒(méi)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(wú)線(xiàn)通訊能夠達到工業(yè)等級的可靠性和安全性。

    同一個(gè)無(wú)線(xiàn)架構支持多種無(wú)線(xiàn)應用，同時(shí)支持同無(wú)線(xiàn)變送器的無(wú)線(xiàn)通訊、支持無(wú)線(xiàn)視頻監視、移動(dòng)工作站、無(wú)線(xiàn)巡檢、腐蝕監測、振動(dòng)監測、無(wú)線(xiàn)可燃氣體監測及人員定位等。

    2 該熱電廠(chǎng)工業(yè)無(wú)線(xiàn)應用的項目概況

    該熱電廠(chǎng)新建2×350MW機組，其中補取水點(diǎn)監測11點(diǎn)，擬采用無(wú)線(xiàn)儀表實(shí)現。11點(diǎn)流量包括深井泵房用水、冷卻塔補水閥門(mén)井流量及中水補給水流量監測，由于水點(diǎn)分布較為分散，按傳統有線(xiàn)方案方式鋪設電纜成本較高，施工困難，分散的儀表安裝給后期儀表維護帶來(lái)不便，本工程采用無(wú)線(xiàn)傳輸方案。流量計距離中控室的最遠距離為500米（直線(xiàn)距離），智能無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )應滿(mǎn)足流量監測要求，且后期維護方便。

    由于測點(diǎn)在深井中，無(wú)線(xiàn)變送器安裝于泵坑內，所以無(wú)線(xiàn)變送器必須支持帶延長(cháng)饋線(xiàn)的天線(xiàn)，以便把天線(xiàn)引至地面以上。無(wú)線(xiàn)變送器數據采集速度必須支持1秒的刷新速度，可應用于控制，也可設定更慢如5秒、10秒、30秒。無(wú)線(xiàn)變送器由電池供電，常溫下1秒刷新時(shí)必須確?？捎?.5年，5秒刷新時(shí)可用10年。無(wú)線(xiàn)變送器和無(wú)線(xiàn)主節點(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，必須具有國家無(wú)線(xiàn)電委員會(huì )的核準證。無(wú)線(xiàn)變送器必須適合戶(hù)外安裝，防護等級IP66，必須適合危險區域Class1 Division1，具有隔爆和本安危險認證，防腐蝕等級G3和NEMA Type 4X。無(wú)線(xiàn)變送器適合環(huán)境溫度-40℃～85℃；無(wú)線(xiàn)主節點(diǎn)（網(wǎng)關(guān)）適合環(huán)境溫度-40℃～75℃。  

    3 該熱電廠(chǎng)工業(yè)無(wú)線(xiàn)應用的技術(shù)方案

    在化水車(chē)間樓頂安裝無(wú)線(xiàn)主節點(diǎn) M1，在集控樓頂安裝無(wú)線(xiàn)主節點(diǎn) M2，各測點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)變送器自動(dòng)尋找同無(wú)線(xiàn)主節點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊，無(wú)線(xiàn)變送器本身也可以相互無(wú)線(xiàn)通訊。M1同時(shí)有線(xiàn)接入化水車(chē)間控制室內的無(wú)線(xiàn)管理平臺WDM，WDM再有線(xiàn)接入輔網(wǎng)DCS控制系統（XDC800系統）。WDM提供同XDC800控制系統數據集成的標準通訊協(xié)議Modbus TCP/IP（或Modbus RS485），實(shí)現同控制系統無(wú)縫式數據集成。

    現場(chǎng)安裝的無(wú)線(xiàn)主節點(diǎn)M2，支持更多、更快的數據采集。M1和M2之間相互無(wú)線(xiàn)通訊，構建無(wú)線(xiàn)mesh主干網(wǎng)絡(luò )；構建冗余無(wú)線(xiàn)通訊路徑；自組織、自愈合，安全、可靠，能夠實(shí)現同控制系統的一體化數據集成。

    無(wú)線(xiàn)主節點(diǎn)需要安裝抱桿（50mm直徑）上。無(wú)線(xiàn)主節點(diǎn)防護等級IP66，適合戶(hù)外安裝，適合環(huán)境溫度-40～75℃；危險認證適合1級2區（Zone2），220VAC外部供電由化水車(chē)間和集控樓控制室提供。

    （1）無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )支持無(wú)線(xiàn)變送器

    電廠(chǎng)外圍周邊的六個(gè)深井泵房各配置一臺差壓變送器和孔板測量地下水流量并無(wú)線(xiàn)傳輸（#1號～#6號），一號和二號冷卻塔補水流量井（#7～#8號）以及中水補水流量井（#9號）分別配置一臺無(wú)線(xiàn)多組合變送器無(wú)線(xiàn)轉接電磁流量計信號。

    #1，#2號分別與#3號無(wú)線(xiàn)通訊，#3號與M2網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)無(wú)線(xiàn)通訊，再通過(guò)M1，M2之間的主干網(wǎng)絡(luò )與M1無(wú)線(xiàn)通訊。#5，#6號分別與#4號無(wú)線(xiàn)通訊，#4號和#9號分別與#7號無(wú)線(xiàn)通訊，#7號再與M1無(wú)線(xiàn)通訊。#8號直接與M1無(wú)線(xiàn)通訊。
           
                            

    這些補取水流量數據通過(guò)M1和無(wú)線(xiàn)管理平臺最終與上位控制系統集成，參與系統控制和監控。

    無(wú)線(xiàn)變送器的通訊采用2.4GHz公用波段跳頻（ISM），自組織、自愈合；無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的規模靈活，安裝方便；無(wú)線(xiàn)設備有國家無(wú)委會(huì )核準。無(wú)線(xiàn)變送器的刷新速度可以設定為最快1秒；無(wú)線(xiàn)溫度變送器可以選型隔爆；無(wú)線(xiàn)變送器的電池壽命可預測，常溫下，1秒刷新時(shí)為4.5年。

    （2）無(wú)線(xiàn)管理平臺：

    無(wú)線(xiàn)管理平臺實(shí)現功能：

    無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的通訊診斷：用來(lái)管理和診斷無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中設備的無(wú)線(xiàn)電通訊狀況；圖形功能界面支持以圖形方式來(lái)監視無(wú)線(xiàn)電通訊的狀態(tài)和無(wú)線(xiàn)通訊拓撲結構；

   支持對無(wú)線(xiàn)變送器的遠程在線(xiàn)組態(tài)或維護；

    無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的統一安全管理；

    使用任何一臺電腦就可以通過(guò)IP地址訪(fǎng)問(wèn)無(wú)線(xiàn)管理平臺，無(wú)需安裝任何應用軟件，使用非常方便。

    4 總結

    該熱電廠(chǎng)的補取水點(diǎn)布置分散，流量計在深井內，布線(xiàn)和敷設電纜很困難。采用霍尼韋爾無(wú)線(xiàn)技術(shù)方案，在施工過(guò)程中不需要考慮布線(xiàn)和敷設電纜問(wèn)題，無(wú)需安裝橋架和電纜保護管，能夠明顯減少改造工作量，降低安裝成本、減少安裝調試時(shí)間、減少后期維護工作量、支持現場(chǎng)移動(dòng)作業(yè)，無(wú)需從現場(chǎng)往返控制室，即可獲取控制系統實(shí)時(shí)數據和信息。

    不僅如此，控制室和現場(chǎng)布置也更為簡(jiǎn)潔：無(wú)接線(xiàn)盒、安全柵、I/O卡件；降低DCS負荷; 減少維護工作量和減少故障點(diǎn)。而且無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )擴展非常方便，未來(lái)增加測點(diǎn)時(shí)，直接安裝無(wú)線(xiàn)變送器即可; 更換容易、即插即用、靈活。

      一個(gè)無(wú)線(xiàn)架構的容量非常大，靈活性非常高。無(wú)線(xiàn)系統同控制系統的完全一體化集成，以及無(wú)線(xiàn)管理平臺功能強大，使用非常方便，都給用戶(hù)帶來(lái)極大的便利，可以幫助用戶(hù)更高效地實(shí)現電廠(chǎng)的運營(yíng)，并為后續項目打下堅實(shí)的基礎。  

    摘自《自動(dòng)化博覽》2011年第十一期