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  teusion7 2017-04-26 00:00:00

  熱力管網(wǎng)，屬于供暖供氣管網(wǎng)范疇。過去主要通過有線方式進行管網(wǎng)壓力，流量，溫度的實時預(yù)警監(jiān)測。隨著無線傳輸技術(shù)的不斷進步，開始逐步取代有線監(jiān)控方式。

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  一人玩多 2016-05-29 00:00:00

  監(jiān)控實質(zhì)是SCADA系統(tǒng)，主要由監(jiān)控主站、通信系統(tǒng)和遠程終端構(gòu)成。監(jiān)控主站由通信管理單元和監(jiān)控工作站監(jiān)控，對于要求高的，可能還需要數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，對于需要遠程瀏覽的還需要WEB服務(wù)器。通信系統(tǒng)差別很大，可以是電話線，雙絞線，數(shù)傳電臺，GPRS電臺等。遠程終端簡稱RTU，是負責遠方數(shù)據(jù)采集和控制的設(shè)備，因為其工作環(huán)境一般在室外，環(huán)境比較惡劣，對可靠性和抗干擾能力要求較高。 熱力管網(wǎng)遠方監(jiān)控還需要大量的儀表，如溫度變送器、壓力變送器、流量計等。 1.1. 現(xiàn)狀綜述 全國各地已不同程度地進行了熱力管網(wǎng)監(jiān)控的試點工作，而且參與的廠商數(shù)量比較多，水平參差不齊，各個廠家都是在做試點工作，也有個別廠家開始規(guī)模推廣。也暴露出很多的問題，主要表現(xiàn)在現(xiàn)場設(shè)備可靠性差，可維護性差，不能承受現(xiàn)場惡劣的工作環(huán)境（包括高溫、低溫、潮濕和沙塵）。數(shù)據(jù)開放性不夠，往往是各個廠家互不兼容，軟件數(shù)據(jù)不能共享，呈現(xiàn)一個個的自動化孤島。 1.2. 設(shè)計思想 目的： 熱力管網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過對熱力站、管網(wǎng)參數(shù)的實時檢測，采用輪詢-應(yīng)答的通信方式，將檢測到的熱力站，熱力管網(wǎng)狀態(tài)，通過各種通信方式傳送給實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，并以C/S或B/S模式，使各個部門能夠及時熱力站，熱力管網(wǎng)工作狀態(tài)，能實時監(jiān)控熱網(wǎng)的運行情況，如監(jiān)視熱網(wǎng)Z不利壓差，協(xié)調(diào)控制熱源的供給以適合熱網(wǎng)負荷的變化，保證熱網(wǎng)安全、可靠、GX的運行。 原則： 開放性原則，通信協(xié)議采用業(yè)界較為通用的MODBUS協(xié)議。軟件采用組態(tài)軟件，用戶可以自行開發(fā)，自行維護，RTU采用具有標準協(xié)議的產(chǎn)品?，F(xiàn)場儀表變送器盡可能選用24V供電的，輸出4～20mA的設(shè)備。 方案說明： 監(jiān)控主站采用工控計算機，保證7×24運行。通信方式考慮建設(shè)的復(fù)雜度，一般推薦采用GPRS或者數(shù)傳電臺，架設(shè)速度快。監(jiān)控裝置選用易控微網(wǎng)公司的STC-1、STC-2 微型RTU設(shè)備。 2. RTU系統(tǒng) RTU英文名稱Remote Terminal Unit，IEC給的名稱TeleControl。 是一種遠方數(shù)據(jù)采集和控制的設(shè)備。易控微網(wǎng)公司的STC-1是一種合乎IEC要求的一種微型RTU設(shè)備，其型號STC為Small TeleControl的縮寫。STC-2是一種可以直接完成交流電量采集的微型RTU設(shè)備，主要用于泵站的監(jiān)控。 2.1. 功能 STC-1 微型RTU設(shè)備的功能。 ● 8路開關(guān)量輸出，可以作為遙控、跳閘或者告警。 ● 8路開關(guān)量輸入，也可以作為脈沖量輸入。 ● 8路直流采樣，可以接各種變送器。 ● 1個標準485通信口，1個RS485/232接口，支持MODBUS或其它規(guī)約，擴展更加容易。 ● 貼片安裝，無外部總線，可靠性高，抗干擾能力強。 ● 卡式導(dǎo)軌或螺絲固定，現(xiàn)場安裝更加便 STC-1主要用于測溫點，測壓點和流量的監(jiān)控。 STC-2設(shè)備主要功能： ● 三表法測量準確測量三相交流電壓、電流、有功、無功、頻率、功率因數(shù)、零序電流等電參量， 可以測量變頻器輸出。 ● 具有3路獨立的開關(guān)量輸出，可以作為遙控、跳閘或者告警 ● 6路開關(guān)量輸入，也可以作為脈沖量輸入 ● 2路直流采樣，可以接各種變送器 ● 兩路通信接口，支持MODBUS規(guī)約，支持主站端的熱備用 ● FFT算法，可計算1－7次諧波 STC-2 主要用于泵站的監(jiān)控。 2.2. 現(xiàn)場安裝 每個檢測點需要安裝一個監(jiān)測箱，監(jiān)測箱要求合乎IPC55防護等級要求。在監(jiān)測箱內(nèi)安裝1臺或者多臺STC-1、STC-2微型RTU，采用24V供電。箱內(nèi)配一個220V/24VD或者12V的開關(guān)電源，給RTU和電臺、變送器供電。 溫度變送器選用PT100的溫度變送器，輸入為3線制，輸出為2線制。 壓力變送器選用2線制的設(shè)備，由24V供電。 流量計可以選用電磁流量計或者渦輪流量計，輸出可以是4~20mA或者是頻率信號。頻率信號可以接STC-1的開關(guān)量輸入，可以計算單位時間流量，還可以計算總流量。 STC-1的繼電器輸出可以控制閥門，應(yīng)用非常方便。 對于熱力泵，供水泵，STC-2可以監(jiān)控其工作電壓電流，出口溫度，出口壓力，流量計頻率信號可以接STC-2的開關(guān)量輸入，可以計算單位時間流量，還可以計算總流量。STC-2需要安裝三個電流互感器。 對于熱力站可能需要多個STC-1或者STC-2，安裝時可以把他們的RS485接口通過雙絞線構(gòu)成一個RS485網(wǎng)絡(luò)，然后通過1臺SCM-1通信模塊進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。 電臺也安裝在控制箱內(nèi)，通過50歐姆饋線輸出。電臺的通信接口接STC-1、SCT-2或者SCM-1的RS232接口。 3. 通信 SCADA系統(tǒng)的通信方式可以多種多樣，考慮系統(tǒng)的可靠性，有可能還要有備用通道。通信的方式總體說來分為兩種，一種是自己架設(shè)的專線系統(tǒng)，一種是架設(shè)在公網(wǎng)上的系統(tǒng)。 自己架設(shè)的系統(tǒng)：自成系統(tǒng)，不需要別人參與，運行費用低，架設(shè)成本高，需要用戶自己維護。包括，自架的電話線，雙絞線，光纜，載波，微波，電臺等。 公網(wǎng)系統(tǒng)：電話線，專線，ISDN，幀中繼，衛(wèi)星線路，GPRS等。架設(shè)費用低，不需要用戶維護，運行費用高。 用戶選擇時需要自己根據(jù)各種利益和費用考慮。 考慮熱力管網(wǎng)分散，和建設(shè)的速度，我們推薦采用無線方式。 自行架設(shè)可以采用數(shù)傳電臺，相關(guān)手續(xù)：到無線電管理委員會申請頻點，登記，購買數(shù)傳電臺。費用：頻點占用費，電臺費用，饋線，天線費用，架設(shè)費用。 參考價格:頻點 1500元/年 電臺 2000元左右 天線饋線 500元 公網(wǎng)GPRS或者CDMA，需要和當?shù)氐腪G移動或者ZG聯(lián)通洽談計費方式（可以包月或者按照流量計費），費用包括GPRS/CDMA收費，GPRS電臺費用。 參考價格：包月 100元左右 電臺 2000元左右。 參考數(shù)傳電臺： 數(shù)傳電臺可以選擇深圳固迪GD230V型25W/8W功率穩(wěn)定chao強型無線數(shù)傳電臺，具有如下特點： ● 高性能、高穩(wěn)定、高可靠 ● 適合于各種惡劣的工作環(huán)境； ● 精密壓鑄鋁結(jié)構(gòu)配合精良的電路設(shè)計，抗干擾能力更強； ● 采用溫補頻率基準源，確保高穩(wěn)定收發(fā)頻率； ● 專業(yè)的散熱設(shè)計適合于長期不間斷工作； ● 有效通信距離遠； ● 采用頻率合成技術(shù)，通過計算機靈活方便地設(shè)置頻點； ● 全部設(shè)置通過設(shè)置軟件完成，操作簡便； ● 點對點、點對多點，靈活組網(wǎng)； ● 提供外置調(diào)制解調(diào)器接口； ● 提供模擬通道，方便進行話音通信； ● 可選配手咪喇叭配件，直接對講，方便工程施工； ● 電源工作指示燈、空中收發(fā)指示燈及數(shù)據(jù)收發(fā)指示燈使工作狀態(tài)一目了然； ● 采用超大規(guī)模集成電路，低功耗設(shè)計，SMT生產(chǎn)工藝； ● 工業(yè)級產(chǎn)品設(shè)計，溫度范圍寬。 ● 集收發(fā)數(shù)據(jù)、話音通信于一體，功能強大。 1． 總體指標： ● 頻率范圍：VHF/UHF ● 頻率穩(wěn)定度：1.5ppm ● 信道間隔：25KHz/12.5KHz ● 調(diào)制方式：MSK ● 數(shù)據(jù)接口：RS-232(標準配置) RS-485(選配) ● 接口速率：9600/4800/2400/1200bps（可設(shè)置） ● 接口校驗：無校驗/奇校驗/偶校驗 （可設(shè)置） ● 信道速率：2400/1200bps （可設(shè)置） ● 信道總數(shù)：16 （可擴充） ● 天線阻抗：50Ω ● 電源電壓：DC 13.8V?。?2—15V） ● 電源消耗：接收時<100mA，滿功率發(fā)射時<5. ● 體積：長×寬×高=149mm×109mm×50mm 2．接收機指標： ● 接收靈敏度：≤0.25μV（12dB信納比） ● 雜散及鏡頻干擾：≥70dB ● 鄰道選擇性：≥70dB ● 接收失真：≤3% 3．發(fā)射機指標： ● 輸出功率：25W （5-25W連續(xù)可調(diào)） ● Z大頻偏：5Kc ● 鄰道YZ比：≥70dB ● 雜散發(fā)射比：≥70dB ● 發(fā)射啟動時間：≤40ms 參考GPRS GPRS MODEM 可以選擇深圳市泰達鑫通信技術(shù)有限公司開發(fā)的TGM8800 GPRS無線數(shù)傳系統(tǒng)。 4. 主站端 選用計算機硬件軟件的原則為夠用，一定時間內(nèi)不落后。選用油井控制器的原則價格合理，可靠性高。 4.1. 硬件 根據(jù)實現(xiàn)情況配置個人計算機和服務(wù)器，包括監(jiān)控工作站、通信服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。 監(jiān)控工作站選用流行的個人計算機或者工控機。P4 2.0GHz ，512M RAM，80G 硬盤，20英寸顯示器或者17英寸LCD顯示器，鍵盤、鼠標和多媒體套件。配備打印機一臺。 通信服務(wù)可以選擇工控機，對機器要求不是非常高，可以靈活配置。 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器選擇小型工作組服務(wù)器即可。 4.2. 軟件 軟件選用組態(tài)軟件，可以選用的產(chǎn)品：國內(nèi)的 開務(wù)2000，組態(tài)王等，國外的INTOUCH，F(xiàn)IX等。 參考價格：國內(nèi)不限點版本 報價 5萬元左右，可以有折扣。 國外軟件可以向dai理商咨詢，也有國外的盜版軟件可用。 系統(tǒng)集成工作：包括實時數(shù)據(jù)庫建立，數(shù)據(jù)命名，畫面設(shè)計，畫面制作，畫面數(shù)據(jù)與實時數(shù)據(jù)鏈接。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器安裝，配置。WEB服務(wù)安裝，配置，WEB頁面制作等。 完成功能： 監(jiān)控ZX采集現(xiàn)場過程數(shù)據(jù)進行分析計算處理，對運行人員提供操作指導(dǎo)，實現(xiàn)對熱網(wǎng)的監(jiān)測控制、熱量供需量分析、管網(wǎng)水力分析、故障診斷報告、歷史數(shù)據(jù)處理、趨勢顯示等功能。 5. 規(guī)約說明 MODBUS 規(guī)約 MODBUS規(guī)約是MODICOM公司開發(fā)的一個為很多廠商支持的開放規(guī)約 Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標準。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進行集中監(jiān)控。 此協(xié)議定義了一個控制器能認識使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進行通信的。它描述了控制器請求訪問其它設(shè)備的過程，如果回應(yīng)來自其它設(shè)備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。 當在Modbus網(wǎng)絡(luò)上通信時，此協(xié)議決定了每個控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識別按地址發(fā)來的消息，決定要產(chǎn)生何種行動。如果需要回應(yīng)，控制器將生成反饋信息并用Modbus協(xié)議發(fā)出。在其它網(wǎng)絡(luò)上，包含了Modbus協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為在此網(wǎng)絡(luò)上使用的幀或包結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)換也擴展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)解決節(jié)地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。 標準的Modbus口是使用RS-232C兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗?？刂破髂苤苯踊蚪?jīng)由Modem組網(wǎng)。 控制器通信使用主—從技術(shù)，即僅設(shè)備（主設(shè)備）能初始化傳輸（查詢）。其它設(shè)備（從設(shè)備）根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)反應(yīng)。典型的主設(shè)備：主機和可編程儀表。典型的從設(shè)備：可編程控制器。 主設(shè)備可單獨和從設(shè)備通信，也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信。如果單獨通信，從設(shè)備返回消息作為回應(yīng)，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應(yīng)。Modbus協(xié)議建立了主設(shè)備查詢的格式：設(shè)備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、錯誤檢測域。 從設(shè)備回應(yīng)消息也由Modbus協(xié)議構(gòu)成，包括確認要行動的域、任何要返回的數(shù)據(jù)、和錯誤檢測域。如果在消息接收過程中發(fā)生錯誤，或從設(shè)備不能執(zhí)行其命令，從設(shè)備將建立錯誤消息并把它作為回應(yīng)發(fā)送出去。 在其它網(wǎng)絡(luò)上，控制器使用對等技術(shù)通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。這樣在單獨的通信過程中，控制器既可作為主設(shè)備也可作為從設(shè)備。提供的多個內(nèi)部通道可允許同時發(fā)生的傳輸進程。 在消息位，Modbus協(xié)議仍提供了主—從原則，盡管網(wǎng)絡(luò)通信方法是“對等”。如果控制器發(fā)送消息，它只是作為主設(shè)備，并期望從從設(shè)備得到回應(yīng)。同樣，當控制器接收到消息，它將建立一從設(shè)備回應(yīng)格式并返回給發(fā)送的控制器。 查詢 查詢消息中的功能代碼告之被選中的從設(shè)備要執(zhí)行何種功能。數(shù)據(jù)段包含了從設(shè)備要執(zhí)行功能的任何附加信息。例如功能代碼03是要求從設(shè)備讀保持寄存器并返回它們的內(nèi)容。數(shù)據(jù)段必須包含要告之從設(shè)備的信息：從何寄存器開始讀及要讀的寄存器數(shù)量。錯誤檢測域為從設(shè)備提供了一種驗證消息內(nèi)容是否正確的方法。 回應(yīng) 如果從設(shè)備產(chǎn)生正常的回應(yīng)，在回應(yīng)消息中的功能代碼是在查詢消息中的功能代碼的回應(yīng)。數(shù)據(jù)段包括了從設(shè)備收集的數(shù)據(jù)：像寄存器值或狀態(tài)。如果有錯誤發(fā)生，功能代碼將被修改以用于指出回應(yīng)消息是錯誤的，同時數(shù)據(jù)段包含了描述此錯誤信息的代碼。錯誤檢測域允許主設(shè)備確認消息內(nèi)容是否可用。 控制器能設(shè)置為兩種傳輸模式（ASCII或RTU）中的任何一種在標準的Modbus網(wǎng)絡(luò)通信。用戶選擇想要的模式，包括串口通信參數(shù)（波特率、校驗方式等），在配置每個控制器的時候，在Modbus網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數(shù)。 所選的ASCII或RTU方式僅適用于標準的Modbus網(wǎng)絡(luò)，它定義了在這些網(wǎng)絡(luò)上連續(xù)傳輸?shù)南⒍蔚拿恳晃唬约皼Q定怎樣將信息打包成消息域和如何解碼。 在該系統(tǒng)中，我們僅僅支持RTU的幀格式。 每個字節(jié)的位 . 1個起始位 . 8個數(shù)據(jù)位，Z小的有效位先發(fā)送 . 1個奇偶校驗位，采用偶校驗 . 1個停止位 錯誤檢測域 . CRC校驗 地址域 消息幀的地址域包含兩個字符（ASCII）或8Bit（RTU）?？赡艿膹脑O(shè)備地址是0...247 (十進制)。單個設(shè)備的地址范圍是1...247。主設(shè)備通過將要聯(lián)絡(luò)的從設(shè)備的地址放入消息中的地址域來選通從設(shè)備。當從設(shè)備發(fā)送回應(yīng)消息時，它把自己的地址放入回應(yīng)的地址域中，以便主設(shè)備知道是哪一個設(shè)備做出回應(yīng)。 地址0是用作廣播地址，以使所有的從設(shè)備都能認識。當Modbus協(xié)議用于更高水準的網(wǎng)絡(luò)，廣播可能不允許或以其它方式代替。 功能域 消息幀中的功能代碼域包含了兩個字符（ASCII）或8Bits（RTU）。可能的代碼范圍是十進制的1...255。當然，有些代碼是適用于所有控制器，有此是應(yīng)用于某種控制器，還有些保留以備后用。 當消息從主設(shè)備發(fā)往從設(shè)備時，功能代碼域?qū)⒏嬷畯脑O(shè)備需要執(zhí)行哪些行為。例如去讀取輸入的開關(guān)狀態(tài)，讀一組寄存器的數(shù)據(jù)內(nèi)容，讀從設(shè)備的診斷狀態(tài)，允許調(diào)入、記錄、校驗在從設(shè)備中的程序等。 當從設(shè)備回應(yīng)時，它使用功能代碼域來指示是正常回應(yīng)(無誤)還是有某種錯誤發(fā)生（稱作異議回應(yīng)）。對正?；貞?yīng)，從設(shè)備僅回應(yīng)相應(yīng)的功能代碼。對異議回應(yīng)，從設(shè)備返回一等同于正常代碼的代碼，但Z重要的位置為邏輯1。 支持主要功能碼： Read Coil Status Read Input Status Read Holding Registers（讀保持寄存器） Read Input Registers （讀輸入寄存器） Force Single Coil (設(shè)置單個繼電器) Preset Single Register （設(shè)置單個保持寄存器） Force Multiple Coils（設(shè)置多個線圈） Preset Multiple Registers（設(shè)置多個保持寄存器） Read General Reference （讀文件） Write General Reference Mask Write 4X Register Read/Write 4X Registers （讀寫保持寄存器） Read FIFO Queue（讀FIFO隊列）

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