云温度采集技术在长输线上的应用

摘  要：介绍了GRM PLC云温度采集监测技术在低温乙烯管线上的应用，包括项目背景、设备技术规格、无线网络技术等，同时分析了该技术的优缺点及应用中常见的故障，并提出了处理建议。

关键词：长输线;云温度采集监测;优缺点

温度监测在工业控制领域一直有着重要的应用，传统上都是通过引线将传感器采集的数据送到DCS系统进行分析处理。但在某乙烯项目中，需要将乙烯成品从低温罐区输送至码头船运出厂，整个长输管线总长达到8公里，根据监控要求，需要在管线的每1.5公里处设置一个温度检测点以监控温度。因管线距离太长，使用普通热电阻加导线把温度信号送至低温罐区的DCS系统，会因电缆过长（最长约7公里）信号损耗大影响测量精度，同时电缆太长施工费高敷设难度大。

随着技术的发展，“云”概念越来越被人们熟知和运用，它打破了距离的限制，经过与设计等各方面的探讨协商，并与多家公司进行技术交流后，根据他们的技术、方案和应用业绩的介绍，决定在该长管线上采用基于手机GPRS信号的云温度检测技术。

1. 项目实施背景

目前在工业领域推广使用的无线技术大部分是基于ISA 100工业无线标准，由多个功能节点组件构建一个Wireless无线网络，实现长距离数据传输，通过实地考察和测试，该类产品节点之间的传输距离有限，一般在2公里以内，且无线信号易受干扰，通过调研，该类技术在罐区等空旷场所运用正常，一旦受阻挡，设备间的通讯会受较大影响，进而影响设备的可靠性。

而基于手机GPRS信号的云温度检测技术，则没有以上限制，只要有手机信号的场所，就能建立通讯，由于该技术在我厂长输线上是首次运用，因此它的成功使用及维护经验对今后类似情况具有指导性意义。

2. 低温管道云温度采集实施方案

该云温度采集方案采用广东巨控GRM PLC，通过手机GPRS信号将管线温度信号实施传输至云端，再通过GRM NL从云端读取数据并传输至低温罐区控制室DCS控制系统，实现现场温度测量、无线信号传输、监控室数据采集及设备状况侦测等一体化的功能

2.1.主設备状况描述：

2.1.1.低温管道云温度采集方案的主设备包括：5套无线温度变送器及热电阻;5台GRM PLC 、1台GRM NL 接收器，5套太阳能供电设施。

安装位置为：

GRM NL安装在低温罐的控制室楼顶;

T1---T5为GRM PLC ，依次安装在乙烯长输线管线上;

GRM NL与DCS之间在由网线连接网线。

云温度采集方案结构如下图所示：设备少，无需有线连接。

说明：T1、T2、T3、T4、T5 通过手机GPRS信号实时传输温度信号给云端，GRM NL通过手机GPRS信号从云端读取温度信号并转换处理，并由一根网线通过Modbus TCP/RTU转换模块将信号送至DCS。

2.1.2. GRM PLC的技术规格

GRM PLC总5台，专用于PLC远程监控的测控终端。它使用GPRS作为通讯手段，内置网页发布，一个模块即可实现PLC的电脑远程控制，短信报警，手机电脑网页浏览等。同时GRM自带数字输入/输出，模拟量，可以作为PLC模拟量扩展模块，极大降低系统成本。

2.1.3. GRM NL的技术规格

GRM NL采用短信、GPRS、语音三重通讯相结合的方式，彻底解决传统GPRS模块不稳定的问题，并通过非透明传输的方式，实现多包并发采集，智能数据压缩等先进算法，极大提高了系统响应速度，降低50%以上的流量费用。将GRM和PLC通过485总线互联，即可通过电脑组态软件远程监控PLC。GRM支持的通讯协议包括西门子，三菱，施耐德，欧姆龙等通用PLC协议，标MODBUS协议以及国内外各种控制器协议。

2.1.4. 供电部件技术规格

该方案采用的是太阳能供电及风力发电相结合的供电方式，有效的补充了太阳能供电不足的问题，实物图如下：

太阳能电池供电系统是由太阳电池方阵、系统控制器、蓄电池组、直/交流逆变器等组成。可完全无人值守，维护成本低。本方案每个GRM PLC 供电使用了A 级单晶300W太阳能板3块，最大输出功率300W;风力发电机1台，最大输出功率820W。两个供电系统由电源控制器集中控制输出，供电回路图如下图：

2.2. 无线网络技术描述：

该无线温度实施方案的网络构架除了上文介绍的之外，主要在于云端的数据交互，云概念的运用是本方案的一大特色，GRM PLC、GRM NL只是一个单纯的显示和处理数据的终端，不具备强大的处理能力。所有的温度数据全部都由一个存储和运算能力超强的云端后台来提供，即平时使用的工作手机经过特殊处理，可以进入云端实时查看数据。

4. GRM PLC云温度采集监测技术优缺点

4.1 云温度采集监测技术的优点

● GRM PLC 刷新速率可以根据实际情况自行调整，如在长输线停运期间刷新速率可相对延长。

●通讯距离远：由于采用了手机GPRS通讯方式，云温度采集系统已经取消了区域的限制，用于10KM的长输线测试属于“大材小用”。

●与控制系统的接口有：OPC，MODBUS，串口等，同时支持多种通讯协议，以上方案选择的是多功能节点与DCS系统MODBUS通讯。

●网络扩展灵活：“云”概念的引入使得网络的拓展基本不受限制，扩展简易，只要新增一个终端，修改设置即可

●能够及时反馈故障信息：该系统具有短信报警功能，可以及时的将故障信息具体内容反馈至工作手机上，便于操作人员实时监控设备状态。

4.2 云温度采集监测技术的局限性

●蓄电池的使用寿命相对较短，一般能够使用12年左右，需要定期更换。

●手机信号差导致通讯中断，需要在项目实施阶段，测试手机信号强度，确认安装位置。

4. 应用

在该长输线的更新项目中，针对GRM PLC的短板，采用了沿途监控系统的供电系统，同时根据手机信号调整了每个温度点的位置，目前该长输线上的GRM PLC云温度系统已投用近4年，通过查看DCS系统历史数据及检修记录，5个温度检测点数据平稳，未发生过一次中断，真正实现了“0”维护。

5. 结论

本文介绍GRM PLC云温度采集监测技术在长输线上的应用，包括方案的实施、优缺点及实际运用。该技术能很好地克服普通热电阻因电缆过长导致信号损耗大而影响测量精度，也节省了敷设电缆的施工费用，有效达到了低成本高效率的设计目的，同时实际运用证明，该设备能够实现长输线数据检测的长周期平稳运行，有效的降低管理维护成本，对长输线的数据检测起到了很好的指导性意义。

参考文献

[1] 广州巨控公司无线技术资料.

[2] 自动化博览：工业无线（无线变送器）在镇海炼化8公里乙烯运输管线项目的应用.

[3] 控制工程中文网： 无线仪表的拓扑结构

作者简介：康世惠（1986年12月——），男，汉族，江苏省如皋市人，本科学历，研究方向：仪表自动化。