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    摘要：本文詳細闡述了中國某熱電廠在第一期工程中，采用霍尼韋爾公司OneWireless無線解決方案的網絡架構、無線采集距離遠、分散在電廠周邊的取水點和流量計信號，以及同上位控制系統的數據集成，支持在控制上的應用。關鍵詞：電廠；補取水數據采集；無線通訊；無線主干網絡；解決方案；OneWireless；ISA100

    1 霍尼韋爾公司的工業無線解決方案

    霍尼韋爾公司的工業無線解決方案是由多功能節點（Multinode）和現場設備接入點（FDAP）這兩種無線網絡節點共同構建一個通訊速度非常快的無線Mesh主干網絡，現場無線變送器可以自動選擇與任何一個無線網絡節點進行無線通訊。最多可以由40個無線網絡節點構建一個無線主干網絡，每個無線網絡節點都可以帶80臺無線變送器（大于1秒刷新時）或20臺無線變送器（1秒刷新時）。無線變送器電池供電壽命4.5年（1秒刷新、常溫時）或10年（大于1秒刷新、常溫時）。
 

                    

    每個無線網絡節點都可以同時作為網關有線接入控制系統，采用標準通訊協議 Mobus TCP/IP，OPC，Modbus RTU等。如果同霍尼韋爾的Experion PKS DCS控制系統進行數據集成，那么完全內嵌式集成，支持CDA方式同C300控制器和服務器點對點通訊，支持同DCS的組態工具和診斷工具直接對無線網絡和無線變送器進行組態、診斷、管理和維護。

    整個無線網絡自組織、自愈合、冗余網關的設計、沒有單點故障，同時采用了2.4GHz ISM頻段DSSS跳頻通訊，確保無線通訊能夠達到工業等級的可靠性和安全性。

    同一個無線架構支持多種無線應用，同時支持同無線變送器的無線通訊、支持無線視頻監視、移動工作站、無線巡檢、腐蝕監測、振動監測、無線可燃氣體監測及人員定位等。

    2 該熱電廠工業無線應用的項目概況

    該熱電廠新建2×350MW機組，其中補取水點監測11點，擬采用無線儀表實現。11點流量包括深井泵房用水、冷卻塔補水閥門井流量及中水補給水流量監測，由于水點分布較為分散，按傳統有線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不便，本工程采用無線傳輸方案。流量計距離中控室的最遠距離為500米（直線距離），智能無線網絡應滿足流量監測要求，且后期維護方便。

    由于測點在深井中，無線變送器安裝于泵坑內，所以無線變送器必須支持帶延長饋線的天線，以便把天線引至地面以上。無線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。無線變送器由電池供電，常溫下1秒刷新時必須確保可用4.5年，5秒刷新時可用10年。無線變送器和無線主節點必須采用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，必須具有國家無線電委員會的核準證。無線變送器必須適合戶外安裝，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。無線變送器適合環境溫度-40℃～85℃；無線主節點（網關）適合環境溫度-40℃～75℃。  

    3 該熱電廠工業無線應用的技術方案

    在化水車間樓頂安裝無線主節點 M1，在集控樓頂安裝無線主節點 M2，各測點的無線變送器自動尋找同無線主節點進行無線通訊，無線變送器本身也可以相互無線通訊。M1同時有線接入化水車間控制室內的無線管理平臺WDM，WDM再有線接入輔網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議Modbus TCP/IP（或Modbus RS485），實現同控制系統無縫式數據集成。

    現場安裝的無線主節點M2，支持更多、更快的數據采集。M1和M2之間相互無線通訊，構建無線mesh主干網絡；構建冗余無線通訊路徑；自組織、自愈合，安全、可靠，能夠實現同控制系統的一體化數據集成。

    無線主節點需要安裝抱桿（50mm直徑）上。無線主節點防護等級IP66，適合戶外安裝，適合環境溫度-40～75℃；危險認證適合1級2區（Zone2），220VAC外部供電由化水車間和集控樓控制室提供。

    （1）無線網絡支持無線變送器

    電廠外圍周邊的六個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線傳輸（#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）分別配置一臺無線多組合變送器無線轉接電磁流量計信號。

    #1，#2號分別與#3號無線通訊，#3號與M2網絡節點無線通訊，再通過M1，M2之間的主干網絡與M1無線通訊。#5，#6號分別與#4號無線通訊，#4號和#9號分別與#7號無線通訊，#7號再與M1無線通訊。#8號直接與M1無線通訊。
           
                            

    這些補取水流量數據通過M1和無線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；無線網絡的規模靈活，安裝方便；無線設備有國家無委會核準。無線變送器的刷新速度可以設定為最快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測，常溫下，1秒刷新時為4.5年。

    （2）無線管理平臺：

    無線管理平臺實現功能：

    無線網絡的通訊診斷：用來管理和診斷無線網絡中設備的無線電通訊狀況；圖形功能界面支持以圖形方式來監視無線電通訊的狀態和無線通訊拓撲結構；

   支持對無線變送器的遠程在線組態或維護；

    無線網絡的統一安全管理；

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

    4 總結

    該熱電廠的補取水點布置分散，流量計在深井內，布線和敷設電纜很困難。采用霍尼韋爾無線技術方案，在施工過程中不需要考慮布線和敷設電纜問題，無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、減少安裝調試時間、減少后期維護工作量、支持現場移動作業，無需從現場往返控制室，即可獲取控制系統實時數據和信息。

    不僅如此，控制室和現場布置也更為簡潔：無接線盒、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。而且無線網絡擴展非常方便，未來增加測點時，直接安裝無線變送器即可; 更換容易、即插即用、靈活。

      一個無線架構的容量非常大，靈活性非常高。無線系統同控制系統的完全一體化集成，以及無線管理平臺功能強大，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現電廠的運營，并為后續項目打下堅實的基礎。  

    摘自《自動化博覽》2011年第十一期