1 系统概况
华能上海石洞口第一
电厂除灰系统主要由仓泵出灰和灰库等系统构成,系统控制由PLC完成。由于历史原因,除灰控制系统原先并不属热控管辖范围,系统设计理念陈旧,模拟量信号少,自动化水平较低。
2008年热控专业对除灰控制系统进行了一次改造,控制范围囊括了四台炉的气力输灰、灰库、灰浆系统。上位机HMI部分改为标准的客户机/服务器结构,配置六个客户端,两个冗余服务器,一个工程师站和一个数据库服务器。运行人员在客户端进行操作,画面由服务器提供,工程师站修改程序和画面。任何修改只要在工程师站完成,运行人员只要切换画面就能对操作画面进行更新,不需要重启计算机。
为了提升除灰系统的自动化水平,这一轮改造后,热控专业又着手对就地设备进行完善。但由于原除灰系统自动化水平低,运行人员长期手动操作,无法对现场设备提出控制要求。因此我们通过对就地设备的观察,决定增加库顶风机压差信号、库底流化风机和斜槽流化风机压力信号。
2 应用工程简介
随着科学技术的高速发展,近年来,无线技术得到了长足的发展,过程控制领域出现了诸多无线设备,如无线压力、差压变送器、温度变送器、无线定位器等。艾默生的
智能无线技术就是其中的一个代表。华能上海石洞口第一电厂热控专业一贯关注新技术,考虑到此次改造在灰库上敷设电缆确实比较困难,因此决定尝试一下无线这样的新技术。由于发电厂普遍采用艾默生的罗斯蒙特变送器,我们此次还是选择了罗斯蒙特无线变送器。艾默生以合理的价格提供了无线变送器及相关设备。
无线硬件由无线变送器和无线网关1420构成,单个无线设备之间的可视距离可以达到228米,无线网关和上位控制系统之间有线连接
www.cechina.cn,通讯方式有Modbus 485、Modbus TCP/IP及OPC。上面是罗斯蒙特提供的无线技术方案示意图
www.cechina.cn,整个现场设备的改造方案最初设计九台变送器,后来由于设计方案的变动只用了五台。设备到货后,整个无线设备系统的安装与调试完全由热控工程师完成,期间只是就相关技术问题咨询了艾默生相关技术人员。至此,我们在上海的电力系统做了第一个无线样板工程。
3 无线通讯和系统安全性
3.1 无线频率
通常使用的与过程工业相关的ISM频段有三个:900MHz、868MHz以及2.4GHz。900MHz 频率最常用于美国,868MHz频段可以在欧洲大部分地区用于ISM通信,2.4GHz频段则在全球范围内适用。2.4GHz频段实际上包括了从2.4GHz到2.4835GHz区间,同时,2.4GHz频段也是Wi-Fi工作频段。智能无线技术就工作在这个频段。
3.2 无线网络可靠性与安全性
智能无线技术的一大特点是采用了自组织网状拓扑结构
www.cechina.cn,而不是常见的点对点结构。点对点拓扑结构中,每一台设备直接与网关通讯,设备与网关之间的通讯路径要求完全可视
www.cechina.cn,而这在现场是比较难以做到的;网状拓扑结构中,每一台无线设备都可以作为其他无线设备的中继路由,设备与网关之间无需完全可视。同时自组织特性保证了网络中每个设备至少有两个通讯路径,一旦其中的一条通信路径由于某种原因被中断,网络会自动利用其它的路径进行通讯,从而确保了智能无线技术在复杂的工厂环境中依然可靠。
智能无线技术将2.4GHz频段分成16个更窄的频段
CONTROL ENGINEERING China版权所有,并采用跳频技术,如果在其中的一个频段检测到干扰,网络通讯将切换到另外一个频段。同时智能无线技