安全可靠的艾默生智能無線技術(shù)
安全可靠的艾默生智能無線技術(shù)
——艾默生智能無線技術(shù)在江蘇金翔三期油庫罐區(qū)計量系統(tǒng)中的應(yīng)用
由艾默生雷達液位計構(gòu)成的常規(guī)罐區(qū)計量系統(tǒng)存在信號電纜接線或信號電纜本身出現(xiàn)問題時對儲罐失去監(jiān)視的問題。應(yīng)用艾默生公司智能無線技術(shù)解決儲罐計量,實現(xiàn)對罐區(qū)數(shù)據(jù)的安全性、可靠性采集和儀表管理。艾默生智能無線技術(shù)具備自組織的mesh網(wǎng)絡(luò)特點,裝有無線thum適配器的雷達液位計可作為路由節(jié)點,通訊路徑冗余,抗力強。本文就江蘇金翔三期油庫工程,探討無線技術(shù)在油庫計量應(yīng)用方案配置及體會。
圖1艾默生常規(guī)罐區(qū)計量系統(tǒng)
圖2艾默生無線解決儲罐計量方案結(jié)構(gòu)
圖3艾默生智能無線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)品等的銷售及倉儲,有三個油庫,分為一、二、三期油庫,總庫容為23.31萬立方米。其中三期油
庫共有8個油罐,4個2000?。恚彻蓿眰€16000m罐和3個23000m罐,庫容總計9.3萬立方米,全部工程于2010年12月竣工。
罐區(qū)計量系統(tǒng)難點
江蘇金翔油庫是做為貿(mào)易交接的油庫,需要對所有儲油罐的液位、溫度、壓力、液位變化率等重要數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測。監(jiān)控罐內(nèi)這些數(shù)據(jù)有助于確保用于財
務(wù)報告、生產(chǎn)計劃及時間安排的數(shù)據(jù)的準確性。不準確的測量可能導(dǎo)致容量使用不理想、賬目錯誤甚至發(fā)生溢出等環(huán)境事件。
因此,江蘇金翔二期油庫就選用了艾默生tankradar?。颍澹。常梗埃跋盗匈Q(mào)易交接計量級雷達液位計與相應(yīng)多點溫度計、rosemount?。常?br>51s壓力變送器,構(gòu)成常規(guī)儲罐計量系統(tǒng),見圖1。
罐區(qū)計量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸是采用有線的總線通訊,由每個油罐上tankradar rex雷達液位計的信號線,與其它油罐的信號線匯合接在現(xiàn)場接線盒上,構(gòu)成一個星型網(wǎng)絡(luò),再由現(xiàn)場接線盒里接出兩根信號線進入現(xiàn)場通訊單元fcu里,然后再接入plc控制系統(tǒng)中。信號傳輸過程中,可能會出現(xiàn)下面問題:中間接線端子是潛在的故障點,接線不佳或脫落導(dǎo)致通訊故障,儲罐失去監(jiān)視;信號電纜受損(火災(zāi)、野蠻作業(yè)等)是另一潛在危險,會導(dǎo)致罐區(qū)部分或整體失去視;因雷達液位計數(shù)據(jù)是*入整個庫區(qū)plc控制系統(tǒng)處理的,當plc系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,整個罐區(qū)雷達液位儀測量數(shù)據(jù)均不能在pc上位機上正常顯示,罐區(qū)失去監(jiān)視。在二期油庫監(jiān)控系統(tǒng)運行過程中就出現(xiàn)過上述
情況。
艾默生智能
無線技術(shù)解決方案
無線儲罐計量系統(tǒng)的架構(gòu)由于常規(guī)罐區(qū)計量監(jiān)控存在上述可能性問題,因此,在金翔三期庫區(qū)自動化監(jiān)控系統(tǒng)中,運用了艾默生智能無線儲罐計量系統(tǒng)。這個系統(tǒng)是在艾默生常規(guī)罐區(qū)計量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,增加了智能無線?。簦瑁酰怼∵m配器和智能無線網(wǎng)關(guān)1420,構(gòu)成罐區(qū)監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)。無線儲罐計量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2。儲罐計量系統(tǒng)中的每臺艾默生tankradar?。颍澹∫何挥嬇溆幸粋€智能無線thum 適配器,成為一個無線節(jié)點,這些節(jié)點與智能無線網(wǎng)關(guān)1420構(gòu)成一個自組織網(wǎng)格架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。這個自組織網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)會自動查找如何繞過固定或臨時障礙的*佳方法。這個網(wǎng)絡(luò)采用2.4ghz 的世界公用頻段,通訊路徑冗余,數(shù)據(jù)可靠性達到99%。智能無線網(wǎng)關(guān)與上位機系統(tǒng)無縫連接,其通信協(xié)議可以采用串行通信口modbus rs485/rtu方式,也可以通過標準以太網(wǎng)采用modbus?。簦悖穑椋稹f(xié)議或opc 協(xié)議與控制系統(tǒng)的上位機相連,實現(xiàn)與控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換。
艾默生智能無線 thum 適配器智能無線thum適配器,專門為已經(jīng)在現(xiàn)場安裝使用的有線hart設(shè)備開發(fā)的適配器,它將有線hart設(shè)備升級為無線設(shè)備。它利用現(xiàn)有有線儀表的供電工作,無需電池,不破壞現(xiàn)有有線設(shè)備的性能,同時可以將有線設(shè)備的測量值、診斷信息通過無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線自組織現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)的一個組成部分,實現(xiàn)傳輸現(xiàn)場智能信息,改善質(zhì)量、安全性、可用性、運營并降低維護成本。圖3為艾默生智能無線thum適配器的外觀照片。
智能無線適配器thum特點有:訪問有線hart設(shè)備的上等儀表診斷信息;采集有線多變量hart設(shè)備的測量信息和診斷信息;使有線hart設(shè)備具有無線功能,成為變成無線測量點;對遠程設(shè)備進行管理和性能監(jiān)視??梢杂行p少故障診斷和排除的時間;不丟失數(shù)據(jù);對遠程設(shè)備可以進行校驗。
艾默生tankradar rex?。常梗担袄走_液位計tankradar?。颍澹走_液位計設(shè)計用于為所有罐區(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)原理的非接觸雷達測量技術(shù)具有高精度、免維護、高可靠性及持久性。儀表液位精度為±0.5?。恚?。配有內(nèi)置多點溫度輸入接口、模擬輸入/輸出以及繼電器輸出接口,以實現(xiàn)完整的罐量和貿(mào)易交接功能,見圖4。
圖4tankradar?。颍澹走_液位計與thum適配器
艾默生智能無線網(wǎng)關(guān)1420無線網(wǎng)關(guān)在無線控制系統(tǒng)中起到中間轉(zhuǎn)換的作用,它是連接現(xiàn)場設(shè)備和控制系統(tǒng)的橋梁,實現(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)的無線設(shè)備,根據(jù)其位置分布自動建立通訊網(wǎng)絡(luò),保證各個被檢測的工藝參數(shù)準確可靠的傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān),一旦網(wǎng)絡(luò)建立,即利用標準接口和支持相應(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),以實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備及工藝數(shù)據(jù)的監(jiān)控。
每一個艾默生1420網(wǎng)關(guān)*多可支持?。保埃芭_無線設(shè)備;和上位機通信時, 支持modubus?。颍螅矗福怠ⅰ。恚铮洌猓酰蟆。簦悖穑椋稹〖埃澹簦瑁澹颍睿澹簦铮穑愕耐ㄓ崊f(xié)議,與dcs、plc 或scada系統(tǒng)無縫連接;每臺無線設(shè)備為無線網(wǎng)絡(luò)中的一個通訊節(jié)點,可用作路由器,建立通訊網(wǎng)絡(luò),并自動選擇*優(yōu)通信路徑;符合本安防爆認證要求,可以安裝在危險區(qū)域內(nèi);網(wǎng)關(guān)供電為?。玻矗觯洌?;圖5為艾默生智能無線網(wǎng)關(guān) 1420的外觀照片。
圖5艾默生智能無線網(wǎng)關(guān)?。保矗玻?br>圖6金翔三期油庫儲罐計量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
艾默生智能無線解決方
案在三期油庫中的應(yīng)用
三期油庫儲罐計量系統(tǒng)的方案在三期庫區(qū)儲罐計量系統(tǒng)中,運用了艾默生常規(guī)罐區(qū)計量加無線儲罐計量的方案,構(gòu)成一個冗余設(shè)計,在原常規(guī)罐區(qū)計量系統(tǒng)中,給每臺tankradar?。颍澹∫何挥嬇湟粋€智能無線thum適配器,使之成為一個無線設(shè)備,然后把測量值、診斷信息通過無線方式無線傳送到智能網(wǎng)關(guān)1420,再通過opc通訊方式,直接跟wincc組態(tài)軟件相連接,同時有線通訊的數(shù)據(jù)是由現(xiàn)場通訊單元fcu通過modbus rs485通訊方式跟pcs7控制系統(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)測量數(shù)據(jù)的安全性和可靠性,其結(jié)構(gòu)見圖6。
智能無線適配器和網(wǎng)關(guān)的現(xiàn)場安裝
三期油庫有8個油罐,*遠的一個油罐到庫區(qū)監(jiān)控室距離大概300米,8個無線thum適配器,分別固定安裝在罐頂?shù)淖o欄上,如圖7所示。無線網(wǎng)關(guān)1420安裝在監(jiān)控室的室外墻壁上(見圖8)。它們之間的距離滿足無線安裝要求,且各個無線網(wǎng)絡(luò)點,都能相互通訊,這樣可以保證無線信號覆蓋整個庫區(qū)且信號傳輸路由冗余,數(shù)據(jù)傳輸可靠。無線適配器和網(wǎng)關(guān)在庫區(qū)分布如圖9所示。
圖7現(xiàn)場無線雷達液位計的安裝
圖8現(xiàn)場無線網(wǎng)關(guān)的安裝
圖9無線適配器和網(wǎng)關(guān)在三期庫區(qū)的分布
傳統(tǒng)有線系統(tǒng)和智能無線技術(shù)的實際應(yīng)用
三期油庫工程自2010年12月 投運以來,無線儲罐計量系統(tǒng)運行正常,數(shù)據(jù)傳輸可靠(見圖10)。
圖11為有線傳輸數(shù)據(jù)監(jiān)控界面,對比圖10,可以看出所顯示的每個油罐的監(jiān)控數(shù)據(jù)一致,從而增強了儀表維護工程師的使用無線儀表的信心。
ams設(shè)備管理系統(tǒng)在無線罐區(qū)的應(yīng)用
儀表維護工程師還可以通過ams智能設(shè)備管理軟件實現(xiàn)對罐區(qū)雷達液位計,進行遠程在線組態(tài),減少了到現(xiàn)場危險區(qū)域工作次數(shù),ams使用人性化設(shè)計hcd給用戶提供的是按照操作任務(wù)要求而設(shè)計的直觀的操作面板(見圖12)。
同時雷達液位計有豐富的診斷信息,可以通過無線系統(tǒng)傳回控制室,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、滿罐報警、空罐報警、無表面回波等,
做到在儀表故障影響擴大之前,及時找到故障原因,并排除這些故障
(見圖13)。
圖10金翔三期油庫群罐無線監(jiān)控界
圖11金翔三期油庫群罐有線監(jiān)控界面
圖12radar的參數(shù)組態(tài)界面
圖13radar故障報警畫面
應(yīng)用艾默生智能無線和總線的冗余通訊,可以有效降低接線或信號電纜本身出現(xiàn)問題時對儲罐失去監(jiān)視的可能性問題。采用艾默生純智能無線儲罐計量系統(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。同時可以利用無線hart技術(shù),對設(shè)備快速便捷地組態(tài)、及時獲得現(xiàn)場故障信息、**了解現(xiàn)場設(shè)備運行的整體狀況。
對于基礎(chǔ)設(shè)施差的老罐區(qū),利用艾默生智能無線技術(shù)改造的優(yōu)勢更加突出。隨著無線技術(shù)的發(fā)展,在油庫罐區(qū),尤其是貿(mào)易交接的油庫,無線技術(shù)的使用可以大大增強關(guān)鍵數(shù)據(jù)的可靠性,安全性,完善罐區(qū)的管理。
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