摘要：本文详细阐述了中国某热电厂在第一期工程中，采用霍尼韦尔公司OneWireless无线解决方案的网络架构、无线采集距离远、分散在电厂周边的取水点和流量计信号，以及同上位控制系统的数据集成，支持在控制上的应用。关键词：电厂；补取水数据采集；无线通讯；无线主干网络；解决方案；OneWireless；ISA100

    1 霍尼韦尔公司的工业无线解决方案

    霍尼韦尔公司的工业无线解决方案是由多功能节点（Multinode）和现场设备接入点（FDAP）这两种无线网络节点共同构建一个通讯速度非常快的无线Mesh主干网络，现场无线变送器可以自动选择与任何一个无线网络节点进行无线通讯。最多可以由40个无线网络节点构建一个无线主干网络，每个无线网络节点都可以带80台无线变送器（大于1秒刷新时）或20台无线变送器（1秒刷新时）。无线变送器电池供电寿命4.5年（1秒刷新、常温时）或10年（大于1秒刷新、常温时）。
 

                    

    每个无线网络节点都可以同时作为网关有线接入控制系统，采用标准通讯协议 Mobus TCP/IP，OPC，Modbus RTU等。如果同霍尼韦尔的Experion PKS DCS控制系统进行数据集成，那么完全内嵌式集成，支持CDA方式同C300控制器和服务器点对点通讯，支持同DCS的组态工具和诊断工具直接对无线网络和无线变送器进行组态、诊断、管理和维护。

    整个无线网络自组织、自愈合、冗余网关的设计、没有单点故障，同时采用了2.4GHz ISM频段DSSS跳频通讯，确保无线通讯能够达到工业等级的可靠性和安全性。

    同一个无线架构支持多种无线应用，同时支持同无线变送器的无线通讯、支持无线视频监视、移动工作站、无线巡检、腐蚀监测、振动监测、无线可燃气体监测及人员定位等。

    2 该热电厂工业无线应用的项目概况

    该热电厂新建2×350MW机组，其中补取水点监测11点，拟采用无线仪表实现。11点流量包括深井泵房用水、冷却塔补水阀门井流量及中水补给水流量监测，由于水点分布较为分散，按传统有线方案方式铺设电缆成本较高，施工困难，分散的仪表安装给后期仪表维护带来不便，本工程采用无线传输方案。流量计距离中控室的最远距离为500米（直线距离），智能无线网络应满足流量监测要求，且后期维护方便。

    由于测点在深井中，无线变送器安装于泵坑内，所以无线变送器必须支持带延长馈线的天线，以便把天线引至地面以上。无线变送器数据采集速度必须支持1秒的刷新速度，可应用于控制，也可设定更慢如5秒、10秒、30秒。无线变送器由电池供电，常温下1秒刷新时必须确保可用4.5年，5秒刷新时可用10年。无线变送器和无线主节点必须采用2.4GHz ISM公用频段，DSSS跳频和冗余mesh通讯确保通讯可靠和安全，必须具有国家无线电委员会的核准证。无线变送器必须适合户外安装，防护等级IP66，必须适合危险区域Class1 Division1，具有隔爆和本安危险认证，防腐蚀等级G3和NEMA Type 4X。无线变送器适合环境温度-40℃～85℃；无线主节点（网关）适合环境温度-40℃～75℃。  

    3 该热电厂工业无线应用的技术方案

    在化水车间楼顶安装无线主节点 M1，在集控楼顶安装无线主节点 M2，各测点的无线变送器自动寻找同无线主节点进行无线通讯，无线变送器本身也可以相互无线通讯。M1同时有线接入化水车间控制室内的无线管理平台WDM，WDM再有线接入辅网DCS控制系统（XDC800系统）。WDM提供同XDC800控制系统数据集成的标准通讯协议Modbus TCP/IP（或Modbus RS485），实现同控制系统无缝式数据集成。

    现场安装的无线主节点M2，支持更多、更快的数据采集。M1和M2之间相互无线通讯，构建无线mesh主干网络；构建冗余无线通讯路径；自组织、自愈合，安全、可靠，能够实现同控制系统的一体化数据集成。

    无线主节点需要安装抱杆（50mm直径）上。无线主节点防护等级IP66，适合户外安装，适合环境温度-40～75℃；危险认证适合1级2区（Zone2），220VAC外部供电由化水车间和集控楼控制室提供。

    （1）无线网络支持无线变送器

    电厂外围周边的六个深井泵房各配置一台差压变送器和孔板测量地下水流量并无线传输（#1号～#6号），一号和二号冷却塔补水流量井（#7～#8号）以及中水补水流量井（#9号）分别配置一台无线多组合变送器无线转接电磁流量计信号。

    #1，#2号分别与#3号无线通讯，#3号与M2网络节点无线通讯，再通过M1，M2之间的主干网络与M1无线通讯。#5，#6号分别与#4号无线通讯，#4号和#9号分别与#7号无线通讯，#7号再与M1无线通讯。#8号直接与M1无线通讯。
           
                            

    这些补取水流量数据通过M1和无线管理平台最终与上位控制系统集成，参与系统控制和监控。

    无线变送器的通讯采用2.4GHz公用波段跳频（ISM），自组织、自愈合；无线网络的规模灵活，安装方便；无线设备有国家无委会核准。无线变送器的刷新速度可以设定为最快1秒；无线温度变送器可以选型隔爆；无线变送器的电池寿命可预测，常温下，1秒刷新时为4.5年。

    （2）无线管理平台：

    无线管理平台实现功能：

    无线网络的通讯诊断：用来管理和诊断无线网络中设备的无线电通讯状况；图形功能界面支持以图形方式来监视无线电通讯的状态和无线通讯拓扑结构；

   支持对无线变送器的远程在线组态或维护；

    无线网络的统一安全管理；

    使用任何一台电脑就可以通过IP地址访问无线管理平台，无需安装任何应用软件，使用非常方便。

    4 总结

    该热电厂的补取水点布置分散，流量计在深井内，布线和敷设电缆很困难。采用霍尼韦尔无线技术方案，在施工过程中不需要考虑布线和敷设电缆问题，无需安装桥架和电缆保护管，能够明显减少改造工作量，降低安装成本、减少安装调试时间、减少后期维护工作量、支持现场移动作业，无需从现场往返控制室，即可获取控制系统实时数据和信息。

    不仅如此，控制室和现场布置也更为简洁：无接线盒、安全栅、I/O卡件；降低DCS负荷; 减少维护工作量和减少故障点。而且无线网络扩展非常方便，未来增加测点时，直接安装无线变送器即可; 更换容易、即插即用、灵活。

      一个无线架构的容量非常大，灵活性非常高。无线系统同控制系统的完全一体化集成，以及无线管理平台功能强大，使用非常方便，都给用户带来极大的便利，可以帮助用户更高效地实现电厂的运营，并为后续项目打下坚实的基础。  

    摘自《自动化博览》2011年第十一期