一、項目概述
1、除塵器遠程監(jiān)控項目立項背景:
長期以來,除塵器運行情況及運行參數(shù)的遠程實時采集、監(jiān)控一直是控制系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)之一。售后服務人員僅靠用戶的運行記錄及售后服務人員的巡檢發(fā)現(xiàn)除塵器運行問題。導致除塵器發(fā)生運行不正常情況時不能及早地發(fā)現(xiàn)和及時處理,使得除塵器處于帶病運行,故障范圍不斷擴大,最終進行維護時所花費的人力、資金都大大增加。據(jù)不完全統(tǒng)計,僅對除塵器售后服務費用一些公司一年就達1000多萬,如采用除塵器遠程計算機監(jiān)控,則可在公司的除塵器遠程監(jiān)控計算機上就能充分反映除塵器運行情況,經(jīng)專業(yè)技術人員分析確定故障現(xiàn)象和原因,就能及時組織相關人員進行故障排除,以免故障進一步擴大使維修成本增加。
利用除塵器遠程計算機數(shù)據(jù)存儲功能,技術人員可以隨時調用除塵器的歷史工作參數(shù),大大提高技術人員改進、優(yōu)化除塵器設計參數(shù),提高除塵器的質量。
查閱大量有關除塵器控制方面的資料,目前除塵器遠程監(jiān)控應用在國內除塵器行業(yè)還是屬空白領域。
2、除塵器遠程監(jiān)控的技術基礎
目前比較適合于遠程實時監(jiān)控要求的通訊方案有以下三種:
⑴公用電話交換網(wǎng)方案;
⑵無線數(shù)據(jù)傳輸電臺方案;
⑶GPRS(通用分組無線業(yè)務)方案。
其中⑴、⑶兩種方案屬于公網(wǎng),⑵方案屬于用戶自建的專用網(wǎng)。
2.1公用電話交換網(wǎng)方案。
公用電話交換網(wǎng)應用相當普及,有人工作和居住的地方就有公用電話交換網(wǎng),公用電話交換網(wǎng)不僅可以用于通話還可以用于數(shù)據(jù)傳輸,但公用電話交換網(wǎng)方案存在以下缺點:
①需要布專用電話線,向電信公司交納裝機費、每月的月租費和使用費;
②非透明數(shù)據(jù)傳輸,MODEM從撥號呼叫到連通需要一定時限。
2.2無線數(shù)據(jù)傳輸電臺方案
無線數(shù)傳電臺適用于通訊點分散的數(shù)據(jù)監(jiān)控,其具有專用的數(shù)傳頻段,工作頻率:220MHz~240MHz。無線數(shù)傳電臺方案存在以下缺點:
①初次開通需要向當?shù)氐臒o線電管理委員會交納一定費用,每年再交一定的頻率占用費,組網(wǎng)費用高;
②通訊距離有一定的限制(平原地帶最遠為50km),且受建筑物、山體的影響較大;
③需要專業(yè)人員維護管理,建設、維護費用很高。
2.3 GPRS(通用分組無線業(yè)務)方案
基于除塵器安裝比較分散的特點和以上兩種通訊組網(wǎng)方式的缺點,GPRS數(shù)據(jù)通訊方案的提出使一系列問題迎刃而解,科學、有效的解決了除塵器遠程實時監(jiān)控的通訊組網(wǎng)難題。
GPRS是在GSM基礎上發(fā)展起來的一種分組交換的數(shù)據(jù)承載和傳輸網(wǎng)絡,它采用先進的無線分組技術,可以為水力、電力、交通、銀行等行業(yè)提供豐富的無線接入手段,GPRS方案具有以下優(yōu)點:
①采用透明雙向數(shù)據(jù)傳輸,鏈路自動維護;
②只需要向移動公司開戶SIM卡,費用可以采用包月方式使用,運行成本低;
③永遠在線,只要激活GPRS后,將永遠保持在線,不存在掉線問題,只有在產生數(shù)據(jù)流量時才計費;
④快速登錄,全新的分組服務,無需長時間的撥號連接過程;
⑤高速傳輸,GPRS最高理論傳輸速度171.2kbps,平均帶寬40kbps;
⑥支持點對點、中心對多點及多點間的實時、對等數(shù)據(jù)傳輸,組網(wǎng)靈活,不受通訊距離和區(qū)域的限制,中心對多點的傳輸方式是除塵器實時監(jiān)控最適用的應用模式;
⑦可靠性高,一般數(shù)據(jù)包傳輸?shù)某晒β试?9.9%以上。
二、應用領域
GPRS是利用移動公司或聯(lián)通公司的信號傳輸網(wǎng)絡平臺進行信號傳輸。是當前工業(yè)企業(yè)進行遠程監(jiān)控的一種比較先進的信號傳輸模式。具有傳輸距離遠、傳輸速度快、傳輸數(shù)據(jù)可靠性高、不用維護、資金投入少等優(yōu)點。
除塵器遠程監(jiān)控系統(tǒng)不但在除塵器產品中可以應用。并且可推廣到供水廠工程和污水處理工程中使用。遠程監(jiān)控系統(tǒng)的應用能使我公司產品的電控技術水平更上一個臺階,也對提升我公司產品的特點與先進性都會產生積極的作用。同時利用先進的遠程數(shù)據(jù)傳輸技術進一步提升和發(fā)展整個行業(yè)的技術和管理水平。
三、技術方案及原理
本方案的監(jiān)控系統(tǒng)應用數(shù)據(jù)監(jiān)測技術、數(shù)字電路、微處理器組成除塵器終端數(shù)據(jù)傳輸單元(DTU)。通過發(fā)射數(shù)據(jù)GPRS信號流的方式發(fā)送到移動或聯(lián)通公司在當?shù)氐木W(wǎng)絡基站,再通過無線網(wǎng)絡傳送到數(shù)據(jù)中心(寬帶網(wǎng)絡代理商的主站),再通過寬帶網(wǎng)傳送到我公司遠程監(jiān)控計算機(工作站)。使工作站的遠程監(jiān)控計算機通過實時監(jiān)測除塵器運行狀態(tài)及參數(shù),及時發(fā)現(xiàn)故障、處理故障。為工程技術人員及專業(yè)維護人員提供準確的除塵器運行信息。并可以使維護人員通過電話遙控指揮現(xiàn)場維護人員進行故障處理。從而達到快速、省錢的維護目的。
除塵器遠程監(jiān)控系統(tǒng)(以下簡稱“監(jiān)控系統(tǒng)”)通過在各除塵器控制系統(tǒng)安裝終端數(shù)據(jù)傳輸單元(DTU),對除塵器數(shù)據(jù)進行采集、轉換,通過GPRS無線方式傳送實時數(shù)據(jù)到遠方監(jiān)控中心站,遠方監(jiān)控中心站定時或實時調取各除塵器的數(shù)據(jù),自動保存到相應的數(shù)據(jù)庫并進行數(shù)據(jù)管理,實現(xiàn)對各除塵器工作情況的實時監(jiān)控和管理。監(jiān)控系統(tǒng)組成框圖見圖1。
圖1監(jiān)控系統(tǒng)組成框圖
1、系統(tǒng)結構
除塵器遠程監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、指令發(fā)射系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)組成。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要功能是通過除塵器控制系統(tǒng)的PLC對除塵器數(shù)據(jù)進行實時采集,采集的數(shù)據(jù)主要有各閥門的開閉信號,各電動機工作/停止信號,除塵器差壓和溫度信號,除塵器清灰形式控制信號等;
指令發(fā)射系統(tǒng)的主要功能是通過短信MODEM將遠程監(jiān)控中心要呼叫上線的指令以短信形式通過GSM網(wǎng)絡發(fā)送到對應除塵器的DTU中。以建立除塵器與遠程監(jiān)控中心的網(wǎng)絡連接。
數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主要功能是將PLC采集的數(shù)據(jù)通過與PLC的標準通信串口連接的DTU把數(shù)據(jù)傳輸?shù)紾PRS無線網(wǎng)絡服務商,再進入到遠程管理中心的除塵器遠程監(jiān)控計算機;
數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的主要功能是以簡潔、有效的數(shù)據(jù)庫格式將從各除塵器采集的數(shù)據(jù)實時地、安全地存儲起來,并對歷史數(shù)據(jù)進行有效的管理;
數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)操作人員對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行查詢、顯示、編輯、打印以及接受數(shù)據(jù)和發(fā)送指令、用戶管理等。
2系統(tǒng)設計原則
1)先進性:
系統(tǒng)將使用當前國內較為先進的數(shù)據(jù)采集技術、實時數(shù)據(jù)傳輸技術、數(shù)據(jù)庫技術、管理信息系統(tǒng)技術。使該項目的應用將在技術上達到國內除塵器控制行業(yè)領先水平,填補除塵器控制技術的國內空白。
2)實時可靠性
首先是數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)目煽啃浴F浯问侵刚麄€軟件系統(tǒng)的可靠性,整個監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)將嚴格按照軟件開發(fā)工程的原則、應采用先進的面向對象開發(fā)技術,真正達到整個軟件的可維護性、可擴展性和高可靠性。
3)運行經(jīng)濟性
整個系統(tǒng)的運行經(jīng)濟性是系統(tǒng)運行成敗的重要方面。應充分利用GPRS公網(wǎng)的現(xiàn)有資源,達到系統(tǒng)經(jīng)濟運行的目的。
4)適應性
通常除塵器安裝現(xiàn)場離遠程監(jiān)控計算機中心站較遠,有的甚至跨省。系統(tǒng)應可以方便地監(jiān)控各除塵器運行工作情況,而又避免時間上的不必要浪費,監(jiān)控系統(tǒng)應最大地適應時間和空間距離的變化。
5)可擴展性
系統(tǒng)采用具有一定標準及應用較為廣泛的軟硬件產品,并考慮一定的余量,為將來增加監(jiān)測點及系統(tǒng)的擴充打下基礎。
3、系統(tǒng)設計目標
能夠遠程監(jiān)測各除塵器的運行狀態(tài)和各項運行參數(shù)信息;
運行費用合理,采集數(shù)據(jù)迅速、準確、可靠,能夠滿足除塵器運行參數(shù)變化頻率。具有隨時呼叫上線聯(lián)網(wǎng)功能和定時自動上線聯(lián)網(wǎng)功能;
能夠自動生成各種類型的實時數(shù)據(jù)報表和歷史數(shù)據(jù)報表,各種數(shù)據(jù)曲線圖和除塵器工藝模擬圖;
具備針對不同管理者設置管理權限的功能。具備友好的人機操作界面,滿足數(shù)據(jù)調用、報表打印的管理功能。
四、某廠4#機除塵器系統(tǒng)
1、試點選擇條件
根據(jù)公司資金撥付情況及監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)的性質,需要先期選擇一至兩個有代表性的已投入使用的除塵器作為試點,建立監(jiān)控系統(tǒng),搭建系統(tǒng)框架。待試點可靠運行后,繼而以點帶面逐步進行推廣,再完善、充實到所有除塵器工程項目中。
4#機除塵器投入運行以來工作一直比較穩(wěn)定,除塵器電控系統(tǒng)能夠滿足遠程監(jiān)控的條件,不需額外增加PLC通訊模塊,并且地點也比較近,便于人員去現(xiàn)場調試。
2、設備安裝情況
根據(jù)“除塵器遠程監(jiān)控系統(tǒng)立項報告”的要求。在該廠4#機除塵器上安裝1臺終端數(shù)據(jù)傳輸裝置(DTU)。利用除塵器控制系統(tǒng)原有的PLC裝置作為除塵器數(shù)據(jù)采集裝置。CPU的RS232串口與數(shù)據(jù)傳輸裝置(DTU)的RS232串口直接相連接。DTU的電源由除塵器控制系統(tǒng)的220VAC經(jīng)濾波處理后的電源供電。公司遠程監(jiān)控計算機暫用辦公電腦代替,應用軟件采用北京三維力控6.0版組態(tài)軟件及數(shù)據(jù)庫集成系統(tǒng)。
3、遠程監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理
通過數(shù)據(jù)傳輸裝置DTU的通信接口RS232與現(xiàn)有除塵器控制設備PLC的通信接口RS232對接。把PLC內已采集到的除塵器運行數(shù)據(jù)傳輸?shù)紻TU監(jiān)控終端裝置,再經(jīng)DTU數(shù)據(jù)傳輸裝置發(fā)送到移動公司或聯(lián)通公司通信網(wǎng)絡,再經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)供應商的服務器經(jīng)寬帶網(wǎng)進入公司氣中心專用遠程監(jiān)控計算機,最后在專用監(jiān)控計算機屏幕上以WEB網(wǎng)頁形式顯示動態(tài)、實時的除塵器運行數(shù)據(jù)。
在數(shù)據(jù)傳輸裝置DTU內設定專用遠程監(jiān)控計算機的TCP/IP地址或域名,在公司專用遠程監(jiān)控計算機設定除塵器的數(shù)據(jù)傳輸裝置DTU的ID地址(手機號),使其雙方確立了唯一的通信地址。原理如圖2所示:
圖2
遠程監(jiān)控計算機檢測的數(shù)據(jù)類型(以下現(xiàn)場信號已采集到PLC內):
——-除塵器每個通道當前差壓值信號
——-除塵器每個通道當前溫度值信號
——-除塵器每個反吹回轉機構工作信號
——-反吹風機工作信號
——-各種閥門開、閉位置信號
——-除塵器清灰方式信號(自動、手動)
——-除塵器每個通道隔離檢修信號
——-除塵器清灰間隔時間
——-除塵器運行故障信號