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艾默生：**可靠的智能無(wú)線技術(shù)

日期：2025-02-06 08:57

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摘要：

艾默生：**可靠的智能無(wú)線技術(shù)
——艾默生智能無(wú)線技術(shù)在江蘇金翔三期油庫(kù)罐區(qū)計(jì)量系統(tǒng)中的應(yīng)用

由艾默生雷達(dá)液位計(jì)構(gòu)成的常規(guī)罐區(qū)計(jì)量系統(tǒng)存在信號(hào)電纜接線或信號(hào)電纜本身出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)對(duì)儲(chǔ)罐失去監(jiān)視的問(wèn)題。應(yīng)用艾默生公司智能無(wú)線技術(shù)解決儲(chǔ)罐計(jì)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)罐區(qū)數(shù)據(jù)的安全性、可靠性采集和儀表管理。艾默生智能無(wú)線技術(shù)具備自組織的Ｍｅｓｈ網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，裝有無(wú)線ＴＨＵＭ適配器的雷達(dá)液位計(jì)可作為路由節(jié)點(diǎn)，通訊路徑冗余，抗干擾能力強(qiáng)。本文就江蘇金翔三期油庫(kù)工程，探討無(wú)線技術(shù)在油庫(kù)計(jì)量應(yīng)用方案配置及體會(huì)。

圖１　　艾默生常規(guī)罐區(qū)計(jì)量系統(tǒng)

圖２　　艾默生無(wú)線解決儲(chǔ)罐計(jì)量方案結(jié)構(gòu)

圖３　　艾默生智能無(wú)線ＴＨＵＭ™　適配器

江蘇金翔石化有限公司主要從事汽油、柴油、煤油和化工產(chǎn)品等的銷售及倉(cāng)儲(chǔ)，有三個(gè)油庫(kù)，分為一、二、三期油庫(kù)，總庫(kù)容為２３．３１萬(wàn)立方米。其中三期油

庫(kù)共有８?jìng)€(gè)油罐，４個(gè)２０００?。?/span>３罐，１個(gè)１６０００ｍ罐和３個(gè)２３０００ｍ罐，庫(kù)容總計(jì)９．３萬(wàn)立方米，全部工程于２０１０年１２月竣工。

罐區(qū)計(jì)量系統(tǒng)難點(diǎn)

江蘇金翔油庫(kù)是做為貿(mào)易交接的油庫(kù)，需要對(duì)所有儲(chǔ)油罐的液位、溫度、壓力、液位變化率等重要數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。監(jiān)控罐內(nèi)這些數(shù)據(jù)有助于確保用于財(cái)

務(wù)報(bào)告、生產(chǎn)計(jì)劃及時(shí)間安排的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。不準(zhǔn)確的測(cè)量可能導(dǎo)致容量使用不理想、賬目錯(cuò)誤甚至發(fā)生溢出等環(huán)境事件。

因此，江蘇金翔二期油庫(kù)就選用了艾默生ＴａｎｋＲａｄａｒ　Ｒｅｘ?。常梗埃跋盗匈Q(mào)易交接計(jì)量級(jí)雷達(dá)液位計(jì)與相應(yīng)多點(diǎn)溫度計(jì)、Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ　３０

５１ｓ壓力變送器，構(gòu)成常規(guī)儲(chǔ)罐計(jì)量系統(tǒng)，見(jiàn)圖１。

罐區(qū)計(jì)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸是采用有線的總線通訊，由每個(gè)油罐上ＴａｎｋＲａｄａｒ?。遥澹走_(dá)液位計(jì)的信號(hào)線，與其它油罐的信號(hào)線匯合接在現(xiàn)場(chǎng)接線盒上，構(gòu)成一個(gè)星型網(wǎng)絡(luò)，再由現(xiàn)場(chǎng)接線盒里接出兩根信號(hào)線進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)通訊單元ＦＣＵ里，然后再接入ＰＬＣ控制系統(tǒng)中。信號(hào)傳輸過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)下面問(wèn)題：中間接線端子是潛在的故障點(diǎn)，接線**或脫落導(dǎo)致通訊故障，儲(chǔ)罐失去監(jiān)視；信號(hào)電纜受損（火災(zāi)、野蠻作業(yè)等）是另一潛在危險(xiǎn)，會(huì)導(dǎo)致罐區(qū)部分或整體失去視；因雷達(dá)液位計(jì)數(shù)據(jù)是先進(jìn)入整個(gè)庫(kù)區(qū)ＰＬＣ控制系統(tǒng)處理的，當(dāng)ＰＬＣ系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)罐區(qū)雷達(dá)液位儀測(cè)量數(shù)據(jù)均不能在ＰＣ上位機(jī)上正常顯示，罐區(qū)失去監(jiān)視。在二期油庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中就出現(xiàn)過(guò)上述

情況?！?/span>

艾默生智能

無(wú)線技術(shù)解決方案

無(wú)線儲(chǔ)罐計(jì)量系統(tǒng)的架構(gòu)　　由于常規(guī)罐區(qū)計(jì)量監(jiān)控存在上述可能性問(wèn)題，因此，在金翔三期庫(kù)區(qū)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中，運(yùn)用了艾默生智能無(wú)線儲(chǔ)罐計(jì)量系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)是在艾默生常規(guī)罐區(qū)計(jì)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了智能無(wú)線　ＴＨＵＭ　適配器和智能無(wú)線網(wǎng)關(guān)１４２０，構(gòu)成罐區(qū)監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線儲(chǔ)罐計(jì)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖２。儲(chǔ)罐計(jì)量系統(tǒng)中的每臺(tái)艾默生ＴａｎｋＲａｄａｒ　Ｒｅｘ　液位計(jì)配有一個(gè)智能無(wú)線ＴＨＵＭ　適配器，成為一個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)與智能無(wú)線網(wǎng)關(guān)１４２０構(gòu)成一個(gè)自組織網(wǎng)格架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)自組織網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)查找如何繞過(guò)固定或臨時(shí)障礙的*佳方法。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用２．４ＧＨｚ　的世界公用頻段，通訊路徑冗余，數(shù)據(jù)可靠性達(dá)到９９％。智能無(wú)線網(wǎng)關(guān)與上位機(jī)系統(tǒng)無(wú)縫連接，其通信協(xié)議可以采用串行通信口Ｍｏｄｂｕｓ?。遥樱矗福担?/span>ＲＴＵ方式，也可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)采用Ｍｏｄｂｕｓ?。裕茫校桑小f(xié)議或ＯＰＣ　協(xié)議與控制系統(tǒng)的上位機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)與控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換。

艾默生智能無(wú)線?。裕龋眨汀∵m配器　　智能無(wú)線ＴＨＵＭ適配器，專門為已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)安裝使用的有線ＨＡＲＴ設(shè)備開發(fā)的適配器，它將有線ＨＡＲＴ設(shè)備升級(jí)為無(wú)線設(shè)備。它利用現(xiàn)有有線儀表的供電工作，無(wú)需電池，不破壞現(xiàn)有有線設(shè)備的性能，同時(shí)可以將有線設(shè)備的測(cè)量值、診斷信息通過(guò)無(wú)線方式傳送到智能網(wǎng)關(guān)。

裝有ＴＨＵＭ適配器的設(shè)備作為艾默生智能無(wú)線自組織現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)組成部分，實(shí)現(xiàn)傳輸現(xiàn)場(chǎng)智能信息，改善質(zhì)量、**性、可用性、運(yùn)營(yíng)并降低維護(hù)成本。圖３為艾默生智能無(wú)線ＴＨＵＭ適配器的外觀照片。

智能無(wú)線適配器ＴＨＵＭ特點(diǎn)有：訪問(wèn)有線ＨＡＲＴ設(shè)備的**儀表診斷信息；采集有線多變量ＨＡＲＴ設(shè)備的測(cè)量信息和診斷信息；使有線ＨＡＲＴ設(shè)備具有無(wú)線功能，成為變成無(wú)線測(cè)量點(diǎn)；對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行管理和性能監(jiān)視?？梢杂?/span>效減少故障診斷和排除的時(shí)間；不丟失

數(shù)據(jù)；對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備可以進(jìn)行校驗(yàn)。

艾默生ＴａｎｋＲａｄａｒ?。遥澹。常梗担袄走_(dá)液位計(jì)　?。裕幔睿耄遥幔洌幔颉。遥澹走_(dá)液位計(jì)設(shè)計(jì)用于為所有罐區(qū)和煉油廠提供符合貿(mào)易交接精度要求的可靠的儲(chǔ)罐存量數(shù)據(jù)。這種基于調(diào)頻連續(xù)波（ＦＭＣＷ）原理的非接觸雷達(dá)測(cè)量技術(shù)具有高精度、免維護(hù)、高可靠性及持久性。儀表液位精度為±０．５?。恚?。配有內(nèi)置多點(diǎn)溫度輸入接口、模擬輸入／輸出以及繼電器輸出接口，以實(shí)現(xiàn)完整的罐量和貿(mào)易交接功能，見(jiàn)圖４。

圖４　　ＴａｎｋＲａｄａｒ?。遥澹走_(dá)液位計(jì)與ＴＨＵＭ適配器

艾默生智能無(wú)線網(wǎng)關(guān)１４２０　　無(wú)線網(wǎng)關(guān)在無(wú)線控制系統(tǒng)中起到中間轉(zhuǎn)換的作用，它是連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制系統(tǒng)的橋梁，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理、數(shù)據(jù)管理和設(shè)備管理三大功能。首先網(wǎng)關(guān)要管理其轄區(qū)內(nèi)的無(wú)線設(shè)備，根據(jù)其位置分布自動(dòng)建立通訊網(wǎng)絡(luò)，保證各個(gè)被檢測(cè)的工藝參數(shù)準(zhǔn)確可靠的傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)，一旦網(wǎng)絡(luò)建立，即利用標(biāo)準(zhǔn)接口和支持相應(yīng)的通訊協(xié)議將收集到的工藝數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)送入控制系統(tǒng)內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及工藝數(shù)據(jù)的監(jiān)控?！?br>
每一個(gè)艾默生１４２０網(wǎng)關(guān)*多可支持?。保埃芭_(tái)無(wú)線設(shè)備；和上位機(jī)通信時(shí)，　支持Ｍｏｄｕｂｕｓ?。遥樱矗福?、?。停铮洌猓酰蟆。裕茫校桑小?/span>及ＥｔｈｅｒＮｅｔ　?。希校玫耐ㄓ崊f(xié)議，與ＤＣＳ、ＰＬＣ　或ＳＣＡＤＡ系統(tǒng)無(wú)縫連接；每臺(tái)無(wú)線設(shè)備為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)通訊節(jié)點(diǎn)，可用作路由器，建立通訊網(wǎng)絡(luò)，并自動(dòng)選擇*優(yōu)通信路徑；符合本安防爆認(rèn)證要求，可以安裝在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)；網(wǎng)關(guān)供電為　２４ＶＤＣ；圖５為艾默生智能無(wú)線網(wǎng)關(guān)　１４２０的外觀照片。

圖５　　艾默生智能無(wú)線網(wǎng)關(guān)　１４２０

圖６　　金翔三期油庫(kù)儲(chǔ)罐計(jì)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

艾默生智能無(wú)線解決方

案在三期油庫(kù)中的應(yīng)用
三期油庫(kù)儲(chǔ)罐計(jì)量系統(tǒng)的方案　　在三期庫(kù)區(qū)儲(chǔ)罐計(jì)量系統(tǒng)中，運(yùn)用了艾默生常規(guī)罐區(qū)計(jì)量加無(wú)線儲(chǔ)罐計(jì)量的方案，構(gòu)成一個(gè)冗余設(shè)計(jì)，在原常規(guī)罐區(qū)計(jì)量系統(tǒng)中，給每臺(tái)ＴａｎｋＲａｄａｒ?。遥澹∫?/span>位計(jì)配一個(gè)智能無(wú)線ＴＨＵＭ適配器，使之成為一個(gè)無(wú)線設(shè)備，然后把測(cè)量值、診斷信息通過(guò)無(wú)線方式無(wú)線傳送到智能網(wǎng)關(guān)１４２０，再通過(guò)ＯＰＣ通訊方式，直接跟Ｗｉｎｃｃ組態(tài)軟件相連接，同時(shí)有線通訊的數(shù)據(jù)是由現(xiàn)場(chǎng)通訊單元ＦＣＵ通過(guò)Ｍｏｄｂｕｓ?。遥樱矗福低ㄓ嵎绞礁校茫樱房刂葡?/span>統(tǒng)相連，再與Ｗｉｎｃｃ組態(tài)軟件通訊，這種冗余通訊方式保證了罐區(qū)測(cè)量數(shù)據(jù)的**性和可靠性，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖６。

智能無(wú)線適配器和網(wǎng)關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)安裝　　　

三期油庫(kù)有８?jìng)€(gè)油罐，*遠(yuǎn)的一個(gè)油罐到庫(kù)區(qū)監(jiān)控室距離大概３００米，８?jìng)€(gè)無(wú)線ＴＨＵＭ適配器，分別固定安裝在罐頂?shù)淖o(hù)欄上，如圖７所示。無(wú)線網(wǎng)關(guān)１４２０安裝在監(jiān)控室的室外墻壁上（見(jiàn)圖８）。它們之間的距離滿足無(wú)線安裝要求，且各個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)，都能相互通訊，這樣可以保證無(wú)線信號(hào)覆蓋整個(gè)庫(kù)區(qū)且信號(hào)傳輸路由冗余，數(shù)據(jù)傳輸可靠。無(wú)線適配器和網(wǎng)關(guān)在庫(kù)區(qū)分布如圖９所示。

圖７　　現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線雷達(dá)液位計(jì)的安裝

圖８　　現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的安裝

圖９　　無(wú)線適配器和網(wǎng)關(guān)在三期庫(kù)區(qū)的分布

傳統(tǒng)有線系統(tǒng)和智能無(wú)線技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用　　

三期油庫(kù)工程自２０１０年１２月投運(yùn)以來(lái)，無(wú)線儲(chǔ)罐計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)行正常，數(shù)據(jù)傳輸可靠（見(jiàn)圖１０）。

圖１１為有線傳輸數(shù)據(jù)監(jiān)控界面，對(duì)比圖１０，可以看出所顯示的每個(gè)油罐的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)完全一致，從而增強(qiáng)了儀表維護(hù)工程師的使用無(wú)線儀表的信心。

ＡＭＳ設(shè)備管理系統(tǒng)在無(wú)線罐區(qū)的應(yīng)用　　

儀表維護(hù)工程師還可以通過(guò)ＡＭＳ智能設(shè)備管理軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)罐區(qū)雷達(dá)液位計(jì)，進(jìn)行遠(yuǎn)程在線組態(tài)，減少了到現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)區(qū)域工作次數(shù)，ＡＭＳ使用人性化設(shè)計(jì)ＨＣＤ給用戶提供的是按照操作任務(wù)要求而設(shè)計(jì)的直觀的操作面板（見(jiàn)圖１２）。

同時(shí)雷達(dá)液位計(jì)有豐富的診斷信息，可以通過(guò)無(wú)線系統(tǒng)傳回中央控制室，儀表人員可以在ＡＭＳ系統(tǒng)中得到設(shè)備預(yù)警，如天線污染、滿罐報(bào)警、空罐報(bào)警、無(wú)表面回波等，

做到在儀表故障影響擴(kuò)大之前，及時(shí)找到故障原因，并排除這些故障

（見(jiàn)圖１３）。

圖１０　　金翔三期油庫(kù)群罐無(wú)線監(jiān)控界

圖１１　　金翔三期油庫(kù)群罐有線監(jiān)控界面

圖１２　　Ｒａｄａｒ的參數(shù)組態(tài)界面

圖１３　?。遥幔洌幔蚬收蠄?bào)警畫面

應(yīng)用艾默生智能無(wú)線和總線的冗余通訊，可以有效降低接線或信號(hào)電纜本身出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)對(duì)儲(chǔ)罐失去監(jiān)視的可能性問(wèn)題。采用艾默生純智能無(wú)線儲(chǔ)罐計(jì)量系統(tǒng)方案，可節(jié)省大量電纜、布線、施工、調(diào)試成本，大大縮短工期。同時(shí)可以利用無(wú)線ＨＡＲＴ技術(shù)，對(duì)設(shè)備快速便捷地組態(tài)、及時(shí)獲得現(xiàn)場(chǎng)故障信息、**了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行的整體狀況。

對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施差的老罐區(qū)，利用艾默生智能無(wú)線技術(shù)改造的優(yōu)勢(shì)更加突出。隨著無(wú)線技術(shù)的發(fā)展，在油庫(kù)罐區(qū)，尤其是貿(mào)易交接的油庫(kù)，無(wú)線技術(shù)的使用可以大大增強(qiáng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的可靠性，**性，完善罐區(qū)的管理。

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