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一、項(xiàng)目背景和挑戰(zhàn)：

  中國某煉廠計(jì)劃修建的低溫乙烯運(yùn)輸管線，總長約7650米，連接裝卸碼頭和低溫罐區(qū)。運(yùn)輸管線的管道外徑為325mm、壁厚4.5mm，材質(zhì)為304碳鋼，保溫層厚230mm。乙烯運(yùn)輸溫度要求范圍為-150℃至-100℃。為確保管線運(yùn)輸正常工作、避免事故發(fā)生，需要對管線溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測。管線兩端約500米各有一個(gè)溫度測點(diǎn)，其他測點(diǎn)分布為平均每隔1公里一個(gè)溫度測點(diǎn)。管線溫度數(shù)據(jù)要求傳輸至低溫罐區(qū)控制室DCS控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集中、實(shí)時(shí)監(jiān)測。

  如果采用常規(guī)的有線方案，實(shí)現(xiàn)7.6公里管線每個(gè)1公里一個(gè)溫度測點(diǎn)的監(jiān)測，非常困難。首先是數(shù)公里外的溫度信號傳輸至DCS控制室，信號衰減已經(jīng)非常弱，不能正常測量。如FF基金會(huì)現(xiàn)場總線主干和分支的總長度也不能超過1.9公里（通信速率為31.25kbps），Modbus RS485通訊的距離最遠(yuǎn)也在1.2公里左右（9.6kbps 傳輸速度），Profibus DP/ PA的通訊距離同樣在1.9公里的范圍內(nèi)，因此也很難用有線的方式來實(shí)現(xiàn)。如果采用光纜通訊，那么每個(gè)測點(diǎn)出都需要光電轉(zhuǎn)換接口等附件，不僅設(shè)備昂貴，而且工程實(shí)施困難，通訊很容易因?yàn)楣收宵c(diǎn)或光纜損壞而中斷，而且后期維護(hù)費(fèi)用高，維護(hù)工作量大。

二、無線方案的配置：

  采用Honeywell的OneWireless工業(yè)無線解決方案，無需安裝電纜、橋架和接線，非常容易就可以實(shí)現(xiàn)對乙烯管線的監(jiān)測。低溫乙烯運(yùn)輸管線的溫度測點(diǎn)共7點(diǎn)如圖所示，分別位于離罐區(qū)DCS控制室1000米處T1、1850米處（高位）T2、2850米處T3、3850米處T4、4850米處（高位）T5、5950米處T6、6950米處T7。其中T2和T5是關(guān)鍵測點(diǎn)。其中T1和T7采用有線溫度變送器，T2、T3、T4、T5、T6測點(diǎn)采用無線溫度變送器。

  安裝在管線溫度測點(diǎn)的無線變送器同多功能節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通訊；多功能節(jié)點(diǎn)之間無線通訊構(gòu)建mesh無線主干網(wǎng)。位于低溫罐區(qū)的多功能節(jié)點(diǎn)M1做為網(wǎng)關(guān)，把所有數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸至罐區(qū)DCS控制系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)集成。該項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

  3臺(tái)多功能節(jié)點(diǎn)構(gòu)建快速通訊的無線mesh主干網(wǎng)絡(luò)。安裝位置為：M1低溫罐區(qū)DCS控制室屋頂（外部供電）、 M2離罐區(qū)控制室1000米處（外部供電）、M3離碼頭控制室700米處（碼頭控制室供電）。都配置20dbi定向板狀高增益天線，帶有防雷端子。

  這個(gè)無線mesh主干網(wǎng)，自組織、自愈合，最快通訊速度可以達(dá)到54Mbps，為構(gòu)建冗余的多路徑通訊，可以考慮增加更多的多功能節(jié)點(diǎn)。這個(gè)主干網(wǎng)絡(luò)支持多種無線應(yīng)用，即不僅可以支持同無線變送器的通訊，而且支持無線移動(dòng)工作站，運(yùn)行維護(hù)人員可以在任何一個(gè)測點(diǎn)的現(xiàn)場通過移動(dòng)工作站瀏覽DCS里的畫面和信息，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)。這個(gè)多功能的無線mesh網(wǎng)絡(luò)也支持無線視頻通訊、即時(shí)定位、管道和儲(chǔ)罐腐蝕監(jiān)測，以及其它Wi-Fi無線通訊。這個(gè)無線主干網(wǎng)絡(luò)也支持多種通訊協(xié)議的符合ISA100 國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場儀表，如HART、FF、4-20mA、Profibus等等。

  無線網(wǎng)絡(luò)通過多功能節(jié)點(diǎn)M1把數(shù)據(jù)集成到罐區(qū)的DCS控制系統(tǒng)中。采用標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議：Modbus TCP，或Modbus RS485/232或OPC或HART。本項(xiàng)目采用Modbus RS485 同控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成。

  該項(xiàng)目中T2至T6共5臺(tái)無線溫度變送器安裝在管架正上方1米高的抱柱上，采用20dbi定向板狀高增益天線（傳輸距離遠(yuǎn)、安裝隱蔽）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊，而且都配有防雷端子。其中T2用2個(gè)天線，可實(shí)現(xiàn)冗余通訊路徑。溫度變送器的測溫元件采用PT100 外貼式熱電阻，導(dǎo)線直接接入無線溫度變送器。每臺(tái)無線溫度變送器配置1個(gè)熱電阻：材質(zhì)316不銹鋼、溫度范圍-150℃至-100℃，長度350mm

  Honeywell公司的解決方案也為項(xiàng)目配置一個(gè)管理軟件平臺(tái)（服務(wù)器），安裝在罐區(qū)控制室，完成如下功能：可視化監(jiān)測無線網(wǎng)絡(luò)的通訊狀態(tài)；支持無線變送器在線遠(yuǎn)程組態(tài)；負(fù)責(zé)無線網(wǎng)絡(luò)的診斷和安全管理；

  這個(gè)無線通訊網(wǎng)絡(luò)采用2.4GHz公用波段跳頻（ISM），自組織、自愈合；無線網(wǎng)絡(luò)通訊遲延短；無線變送器自恢復(fù)速度快；無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模靈活，安裝方便；無線設(shè)備有國家無線電委員會(huì)的核準(zhǔn)。Honeywell的無線變送器的刷新速度可以設(shè)定為1秒、5秒、10秒、30秒；無線溫度變送器可以同時(shí)隔爆和本安。無線變送器的電池壽命可預(yù)測，常溫下，1秒刷新時(shí)為4.5年；5秒時(shí)為10年。該項(xiàng)目的設(shè)備清單如下：

序號	名稱	型號	數(shù)量
1	無線多功能節(jié)點(diǎn) （帶電源轉(zhuǎn)換模塊）	WNMS-M00000-W00000-F00000-PM-XXXX	3
2	無線溫度變送器	STTW400-000-0000-V0000-XD,MB,1C-XXXX	5
3	表面式熱電阻PT100	PT100	7
4	無線網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)：軟件25點(diǎn)	SP	1
5	工作站	DELL D630工作站、2G內(nèi)存、160G固態(tài)硬盤	1
6	無線網(wǎng)絡(luò)授權(quán)設(shè)備	XSK00	1