華能上海石洞口第一電廠 檢修部 熱控專業

　　[摘要] huanengshanghaishidongkoudiyidianchangrekongzhuanyedadancaiyongxinjishu，jiangaimoshengzhinengwuxianjishuyingyongyudianchangchuhuixitongxianchangshebeigaizao。wuxianjishujiandanyiyong
，jiashangduixianyoukongzhixitongyouchongfenlejie，yinci，rekongrenyuanzaiduanduandeliangsantianneijiuwanchenglegaizaoshigonghetiaoshi，jiangxianyoudePLC控製係統與無線技術無縫連接起來。

　　[關鍵詞] 無線網關 控製方案 無線頻率 網絡可靠性 發展趨勢

　　1 係統概況

　　華能上海石洞口第一電廠除灰係統主要由倉泵出灰和灰庫等係統構成，係統控製由PLC完成。由於曆史原因，除灰控製係統原先並不屬熱控管轄範圍，係統設計理念陳舊，模擬量信號少，自動化水平較低。

　　2008年熱控專業對除灰控製係統進行了一次改造，控製範圍囊括了四台爐的氣力輸灰、灰庫、灰漿係統。上位機HMI部分改為標準的客戶機/服(fu)務(wu)器(qi)結(jie)構(gou)，配(pei)置(zhi)六(liu)個(ge)客(ke)戶(hu)端(duan)
，兩(liang)個(ge)冗(rong)餘(yu)服(fu)務(wu)器(qi)
，一(yi)個(ge)工(gong)程(cheng)師(shi)站(zhan)和(he)一(yi)個(ge)數(shu)據(ju)庫(ku)服(fu)務(wu)器(qi)。運(yun)行(xing)人(ren)員(yuan)在(zai)客(ke)戶(hu)端(duan)進(jin)行(xing)操(cao)作(zuo)



，畫(hua)麵(mian)由(you)服(fu)務(wu)器(qi)提(ti)供(gong)，工(gong)程(cheng)師(shi)站(zhan)修(xiu)改(gai)程(cheng)序(xu)和(he)畫(hua)麵(mian)。任(ren)何(he)修(xiu)改(gai)隻(zhi)要(yao)在(zai)工(gong)程(cheng)師(shi)站(zhan)完(wan)成(cheng)，運(yun)行(xing)人(ren)員(yuan)隻(zhi)要(yao)切(qie)換(huan)畫(hua)麵(mian)就(jiu)能(neng)對(dui)操(cao)作(zuo)畫(hua)麵(mian)進(jin)行(xing)更(geng)新(xin)，不(bu)需(xu)要(yao)重(zhong)啟(qi)計(ji)算(suan)機(ji)。

　　為wei了le提ti升sheng除chu灰hui係xi統tong的de自zi動dong化hua水shui平ping，這zhe一yi輪lun改gai造zao後hou，熱re控kong專zhuan業ye又you著zhe手shou對dui就jiu地di設she備bei進jin行xing完wan善shan。但dan由you於yu原yuan除chu灰hui係xi統tong自zi動dong化hua水shui平ping低di，運yun行xing人ren員yuan長chang期qi手shou動dong操cao作zuo，無wu法fa對dui現xian場chang設she備bei提ti出chu控kong製zhi要yao求qiu。因yin此ci我wo們men通tong過guo對dui就jiu地di設she備bei的de觀guan察cha，決jue定ding增zeng加jia庫ku頂ding風feng機ji壓ya差cha信xin號hao

、庫底流化風機和斜槽流化風機壓力信號。

　　2 應用工程簡介

　　隨著科學技術的高速發展
，近年來，無線技術得到了長足的發展，過程控製領域出現了諸多無線設備，如無線壓力、差壓變送器

、溫度變送器
、無wu線xian定ding位wei器qi等deng。艾ai默mo生sheng的de智zhi能neng無wu線xian技ji術shu就jiu是shi其qi中zhong的de一yi個ge代dai表biao。華hua能neng上shang海hai石shi洞dong口kou第di一yi電dian廠chang熱re控kong專zhuan業ye一yi貫guan關guan注zhu新xin技ji術shu
，考kao慮lv到dao此ci次ci改gai造zao在zai灰hui庫ku上shang敷fu設she電dian纜lan確que實shi比bi較jiao困kun難nan
，因yin此ci決jue定ding嚐chang試shi一yi下xia無wu線xian這zhe樣yang的de新xin技ji術shu。由you於yu發fa電dian廠chang普pu遍bian采cai用yong艾ai默mo生sheng的de羅luo斯si蒙meng特te變bian送song器qi，我wo們men此ci次ci還hai是shi選xuan擇ze了le羅luo斯si蒙meng特te無wu線xian變bian送song器qi。艾ai默mo生sheng以yi合he理li的de價jia格ge提ti供gong了le無wu線xian變bian送song器qi及ji相xiang關guan設she備bei。

    無線硬件由無線變送器和無線網關1420構成
，單個無線設備之間的可視距離可以達到228米，無線網關和上位控製係統之間有線連接，通訊方式有Modbus 485、Modbus TCP/IP及OPC。上shang麵mian是shi羅luo斯si蒙meng特te提ti供gong的de無wu線xian技ji術shu方fang案an示shi意yi圖tu
，整zheng個ge現xian場chang設she備bei的de改gai造zao方fang案an最zui初chu設she計ji九jiu台tai變bian送song器qi
，後hou來lai由you於yu設she計ji方fang案an的de變bian動dong隻zhi用yong了le五wu台tai。設she備bei到dao貨huo後hou，整zheng個ge無wu線xian設she備bei係xi統tong的de安an裝zhuang與yu調tiao試shi完wan全quan由you熱re控kong工gong程cheng師shi完wan成cheng，期qi間jian隻zhi是shi就jiu相xiang關guan技ji術shu問wen題ti谘zi詢xun了le艾ai默mo生sheng相xiang關guan技ji術shu人ren員yuan。至zhi此ci，我wo們men在zai上shang海hai的de電dian力li係xi統tong做zuo了le第di一yi個ge無wu線xian樣yang板ban工gong程cheng。

　　3 無線通訊和係統安全性

　　3.1 無線頻率

　　通常使用的與過程工業相關的ISM頻段有三個：900MHz
、868MHz以及2.4GHz。900MHz 頻率最常用於美國
，868MHz頻段可以在歐洲大部分地區用於ISM通信
，2.4GHz頻段則在全球範圍內適用。2.4GHz頻段實際上包括了從2.4GHz到2.4835GHz區間
，同時
，2.4GHz頻段也是Wi-Fi工作頻段。智能無線技術就工作在這個頻段。

　　3.2 無線網絡可靠性與安全性

　　zhinengwuxianjishudeyidatedianshicaiyonglezizuzhiwangzhuangtuopujiegou，erbushichangjiandedianduidianjiegou。dianduidiantuopujiegouzhong，meiyitaishebeizhijieyuwangguantongxun，shebeiyuwangguanzhijiandetongxunlujingyaoqiuwanquankeshi，erzhezaixianchangshibijiaonanyizuodaode；網wang狀zhuang拓tuo撲pu結jie構gou中zhong
，每mei一yi台tai無wu線xian設she備bei都dou可ke以yi作zuo為wei其qi他ta無wu線xian設she備bei的de中zhong繼ji路lu由you，設she備bei與yu網wang關guan之zhi間jian無wu需xu完wan全quan可ke視shi。同tong時shi自zi組zu織zhi特te性xing保bao證zheng了le網wang絡luo中zhong每mei個ge設she備bei至zhi少shao有you兩liang個ge通tong訊xun路lu徑jing

，一yi旦dan其qi中zhong的de一yi條tiao通tong信xin路lu徑jing由you於yu某mou種zhong原yuan因yin被bei中zhong斷duan，網wang絡luo會hui自zi動dong利li用yong其qi它ta的de路lu徑jing進jin行xing通tong訊xun，從cong而er確que保bao了le智zhi能neng無wu線xian技ji術shu在zai複fu雜za的de工gong廠chang環huan境jing中zhong依yi然ran可ke靠kao。

　　智能無線技術將2.4GHz頻段分成16個ge更geng窄zhai的de頻pin段duan
，並bing采cai用yong跳tiao頻pin技ji術shu，如ru果guo在zai其qi中zhong的de一yi個ge頻pin段duan檢jian測ce到dao幹gan擾rao，網wang絡luo通tong訊xun將jiang切qie換huan到dao另ling外wai一yi個ge頻pin段duan。同tong時shi智zhi能neng無wu線xian技ji術shu內nei置zhi了le數shu據ju加jia密mi與yu校xiao驗yan，發fa送song設she備bei與yu接jie受shou設she備bei之zhi間jian也ye需xu要yao身shen份fen驗yan證zheng
，數shu據ju的de訪fang問wen也ye需xu要yao相xiang應ying的de權quan限xian才cai能neng進jin行xing。

　　此ci外wai
，值zhi得de一yi提ti的de是shi
，智zhi能neng無wu線xian現xian場chang設she備bei完wan全quan由you電dian池chi供gong電dian，這zhe得de益yi於yu對dui現xian場chang設she備bei進jin行xing的de低di功gong耗hao改gai造zao，使shi得de無wu線xian裝zhuang置zhi可ke以yi在zai現xian場chang連lian續xu工gong作zuo數shu年nian而er不bu用yong更geng換huan電dian池chi。其qi次ci

，其qi采cai用yong的de電dian池chi包bao含han多duo項xiang專zhuan利li
，具ju有you本ben安an、防短路等多項特性，可以在危險環境中隨意更換而無需采取特殊安全措施。

　　4 實施方案

　　4.1 廠家自身係統的連接

　　智能無線網絡由無線變送器和1420無線網關構成。在完成簡單的配置和現場設備安裝後

，1420網關接通24VDC電源，變送器裝上電池
，整個無線網絡就可以自動上線。

　　4.2 無線與控製係統的連接

　　1420無線網關是無線設備和現有控製係統之間的接口，從網關到主機的連接可以用多種方式接入，主要有Modbus RS485，Modbus TCP/IP或OPC。而改造後的除灰控製係統使用的是羅克韋爾AB係列PLC，人機接口部分為羅克韋爾FactoryTalk View通用HMI解決方案。由於 AB 係列PLC中沒有空餘的485接口
，因此本方案我們采用OPC的通訊方式。

　　5 無線網絡的配置

　　無線網絡的配置相對比較簡單
，分現場設備的配置和網關的配置兩個環節。現場設備的配置主要是Join Key、Network ID及數據刷新速率等的配置，Join Key和Network IDfenbieweihewuxianshebeitongxundewoshoumimahewangluobiaoshi，keyishiyongwuxianwangguandemorenzhi
，shujushuaxinsulvgenjushijixuyaoqueding。zhexiecanshudeshedingkeyitongguozhichiwuxianbanbendeHART 375手操器進行，也可以在隨機配備的無線配置軟件中進行設置。

　　網關的配置需要從筆記本電腦登陸1420網關進行，需要注意的是直接連接筆記本電腦和網關要使用隨機配備的交叉網線。網關的登陸地址為其IP地址，默認為https://192.168.1.10。輸入用戶名和密碼登陸後就可以根據需要修改IP地址

，一般來說


，無需更改IP地址
，但對於將網關集成到現有以太網網絡中的，網關IP地址就需要改到相應網段內的空餘IP地址。PLC控製係統中，係統服務器的IP地址分別為192.168.0.1和 192.168.0.3

，客戶端的地址是192.168.0.5，因此，我們把無線網關IP地址改為192.168.0.10。

　　6 無線產品與控製係統的集成

　　Emerson智能無線網關內嵌軟件（版本3.8.9），對網關及無線係統的設置與瀏覽通過IE瀏覽器進行，無需其他軟件，分別在Setup―>Internet protocol中設置IP地址為192.168.0.10
，在Setup―>HART中設置儀表參數，在Setup―>OPC中設置要映射上傳到上位機的變量。整個過程較簡潔。

　　在AB係列 PLC控製係統一側，隻需在HMI軟件FactoryTalk View Studio中新建OPC，並選擇EmersonProcess.GatewayOPCServerDA.3
，在FactoryTalk View Studio中運行Tag Browser，新建Tag點與網關中新建OPC中的Tag點（如下圖：192_168_0_10中Tag點）進行連接並進行HMI畫麵組態，就能正確顯示測量值。

　　下麵是改造後的控製及無線係統圖

　　7 無線產品的應用及評價

　　Emerson的無線產品有常用的壓力
、溫度、流量、液位（料位）變送器 、分析儀表和定位器等，基本涵蓋了熱控常用的測量信號。無線產品的優點是明顯的

，首先是費用的節省、人工、電纜和穿線管等就地施工費用的節省，也不需要購買模擬量卡件，施工及調試的時間也大大縮短。

　　用yong戶hu首shou先xian要yao熟shu悉xi自zi己ji的de控kong製zhi係xi統tong，而er且qie用yong戶hu有you權quan選xuan擇ze自zi己ji喜xi歡huan熟shu悉xi的de產chan品pin。對dui於yu自zi動dong化hua行xing業ye來lai說shuo，這zhe個ge公gong司si的de產chan品pin能neng提ti供gong的de某mou些xie功gong能neng
，別bie的de公gong司si也ye能neng提ti供gong，最zui關guan鍵jian的de一yi點dian是shi我wo們men如ru何he正zheng確que靈ling活huo地di運yun用yong這zhe些xie產chan品pin，拓tuo寬kuan思si路lu
，使shi自zi動dong化hua的de應ying用yong水shui平ping更geng上shang一yi層ceng樓lou。

　　至於從安全的角度來看
，由於現在都是小範圍使用，沒有超過100台，都不需要複雜多樣的無線網絡冗餘方案。建議無線網關布置在離接收設備較近，離控製係統稍遠的位置。

　　wuxianjishumuqianzhuyaoyingyongyuwurenzhishoudexinhaojianshihedianlixitongderelishiyandeng。dangranle，qijinweizhiwuxianjishurengweizaigongchangneibuguangfancaiyong。renmendanxinwuxianxitongdekekaoxing、安全性以及電池的壽命，即使在傳統的有線技術方案成本高昂的情況下也不願意冒風險去應用嚐試新產品。

　　8 未來展望

　　隨(sui)著(zhe)無(wu)線(xian)設(she)備(bei)及(ji)無(wu)線(xian)電(dian)力(li)輸(shu)出(chu)技(ji)術(shu)的(de)產(chan)生(sheng)和(he)發(fa)展(zhan)，人(ren)們(men)曾(zeng)經(jing)擔(dan)心(xin)的(de)這(zhe)些(xie)新(xin)技(ji)術(shu)已(yi)經(jing)被(bei)廣(guang)泛(fan)使(shi)用(yong)
，越(yue)來(lai)越(yue)被(bei)認(ren)可(ke)

，甚(shen)至(zhi)作(zuo)為(wei)一(yi)種(zhong)標(biao)準(zhun)得(de)到(dao)逐(zhu)步(bu)加(jia)強(qiang)。

　　互聯網的產生和發展，也帶動了社會
、家庭及自動控製對互聯網的需求和依賴，互聯網從2G到3G，這種局麵也隨之改變。在許多領域的操作中，人們正在將目光投向無線技術
，未來無線技術將被普遍應用到各種產品中去。