浅谈国电康平深井无线在线监控系统改造方案

摘 要：我厂锅炉补给水系统水源采用深井泵作为锅炉补水源，设计12台深井泵，集中分布在三家子附近，最远端约21公里；最近点约15公里，调度总站设在化学控制室，采取无线微波（230.1兆赫）传输数据及通讯联系，实现电流、电压、压力、水泵启停信号及控制的“三遥”系统设计。文章主要分析现存的主要问题及提出改造方案。

关键词：深井；无线；在线监控系统

1 概述

国电康平电厂12台深井泵，深井泵采用PLC进行数据采集，主要是（电压、电流、功率、压力）等，同时，通过PLC进行远程控制，每台深井泵通过PLC将数据发送到数传电台，深井泵房（终端）和化学控制室采用电台进行数据通讯传输。目前主要存在如下问题：

1.1 数据传输稳定性差

由于通过数传电台进行数据传输，各种无线信号的发射势必对电台传输带来干扰，因此，其稳定性难以保障。

无线传输受天气、环境因素影响很大；据不完全统计，现12台深井泵中，有8台交替出现通讯中断现象，尤其是在雷雨、大风、大雪等恶劣天气，通讯信息经常性中断。进行通讯测试10次，2次通良好，8次通讯故障。

1.2 维护费用较高

我厂使用一个频点，电台传输的一个频段一年交无线电占频费约为2万元。维护费用（通讯维护用工、备品备件、车辆使用等）每年约10万元。

2 通讯系统设备改造方案

2.1 深井在线监控系统解决方案

深井在线监控系统深井泵终端数据采集上还是使用原有的PLC（s7-200）进行数据采集，在数据通讯传输上我们采用GSM网络（专用光纤连接，通讯优先级一级）传输，实现无线GPRS网络数据传输；在每台深井泵的PLC端加装一个无线GPRS通讯模块，将PLC通讯端和无线GPRS通讯模块相连，PLC采集的数据通讯无线GPRS网络传输至化学控制室主站，并通过无线GPRS网络实现对PLC的远程信息传输及控制，以实现电机的启/停控制，如图1：

2.2 深井在线监控系统监控功能

2.2.1 深井泵数据采集及控制PLC（s7-200）程序升级改造。

2.2.2 化学控制室主站监控平台软件升级改造：控制操作每台深井泵的启停；显示各深井泵电流、电压、功率及功率因数，压力、流量等遥测量；显示各深井泵运行状态及故障信息；具有各深井泵运行、故障统计分析功能；自动绘制各遥测量运行记录曲线。具有数据查询及事故信息追忆功能。

2.2.3 深井泵变频器控制出口压力程序完善（具备接口功能）。

2.3 通讯传输网络设计原则及架构

2.3.1 设计原则。（1）先进性。采用先进的系统架构体系和基于3G的网络通讯技术设备，做到配置和技术应用的先进；（2）实用性。智能化设备管理以实用性为原则，充分利用现代化信息技术、移动通讯技术，在系统整体设计、硬件软件选型时结合企业现有系统实际情况，确定了合理、高性价比的建设方案；（3）开放、可扩展性。软件、硬件平台均采用模块化设计与开发，具有良好的可扩充、扩展能力，能够非常方便地进行系统升级和更新，以适应今后业务的不断发展，并提供与其它系统的数据接口；（4）易于管理维护。由于主干网和数据通讯多采用无线通讯技术和3G通讯技术，减少了复杂的人工布线，以便于管理和维护。

2.3.2 网络构架。整个系统采用无线网络架构，将现场的每台PLC连结无线通讯模块，在通过GSM/GPRS网络传输至应用平台，并通过手机终端进行预警，如图2。

2.4 系统功能

设备在线检测系统从功能特点上分为6个模块，主要包括系统管理、数据监控、数据控制、数据查询、统计分析等，如图3。

2.4.1 系统管理。系统管理主要包括对用户权限管理和数据的参数设置、报警限制设定管理等，主要是用户权限管理（权限管理包括部门管理、人员管理和授权管理），通过权限管理，使系统在可靠性、安全性等方面比通用软件有更大的提高。

2.4.2 数据监控。数据监控是深井在线监测系统的基本功能，系统实时（10秒-30分钟读取一次，时间任意设置）读取每台PLC中的数据变化，通过数据变化反映现场的工作状态，并通过直观的人机界面（HMI）展现给操作人员及管理人员，使用户实时了解设备运行的情况。

2.4.3 远程控制。远程控制是深井在线监测与控制的关键功能，该功能通过远程操作即可实现对PLC的控制输出，实现对电机的远程启/停，为保障远程控制的安全性，系统在进行远程控制时，需要进行多级安全认证，以防误操作。

2.4.4 数据查询。数据查询包括实时数据变化查询、历史数据变化查询、报警记录查询等，查询条件包括：深井号、开始时间和结束时间等，并通过图表的方式直观地展现给用户，如图4。

2.4.5 统计分析。统计分析包括统计电机历史的数据变化情况，分析数据变化情况是否异常，是正常的停止状态还是运行状态，并给出分析结果，如图5。

2.4.6 数据报警。数据报警是设备在线监测的重要功能，设备在线监测系统实时监测温度、电流等数据变化情况，当数据变化大于系统变化设定值（变化设定值可根据实际情况设定）时，系统立即发出数据报警，数据报警包括两种方式：一种是系统本地报警，并形成报警记录；另一种是通过短信方式向绑定的手机用户发出数据短信报警。

通过数据报警，使用户及时了解异常情况下的运行数据，并及时解决，避免因人员不在现场或其它异常情况带来的突发损失，为设备的正常运行提供保障。