原油站库SCADA系统无线数据传输方法的研究

刘佳南　赵静　康智明

摘 要：损坏的直埋电缆在仪表设备维护的过程中出现问题，排查起来较为困难，传统的方法是按照电缆敷设的路由破除硬化地面查找并修复坏点，这种方法工序繁琐、施工难度较大。无线传输技术性能稳定，无须挖沟埋管，维护费用低，适合远距离及工作场所较为复杂的环境，采用无线传输技术能够从根本上解决电缆修复成本高、不易维护等问题。

关键词：原油站库；SCADA系统；无线数据传输；区域性；方法；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.132

1 引言

SCADA系统在工程建设过程中直埋电缆易因施工交叉作业而受到损坏，施工方如果没有及时发现电缆损坏的地点，待水泥地面硬化后，查找电缆损坏点极为繁琐。一般采用通道测试的方法进行电缆故障检测，即使检测出损坏的电缆，确定电缆损坏具体的位置也很困难，一旦查找不出损坏点，只能重新敷设新电缆替代，而无线传输技术近年来的快速发展及广泛应用则为解决电缆修复问题在空间上的局限性提供了巨大方便。

2 SCADA系统无线数据传输的方法

新型无线仪表产品主要集中在压力、温度类等体积小、拆卸较为容易的仪表设备上。其优点是设备自身配备无线信号收发器，无须另外安装；缺点是采用电池供电的方式满足不了原油管线对测量参数不间断监测的要求，同时无线通信覆盖的区域较小，信号无法全面覆盖长距离大中型输油站库。对于阀门、流量计等大型设备，控制电缆一旦损坏并无成熟的无线产品更换，即使存在相应的产品更换成本也较高。针对以上现存的问题，研究一种适合原油站库SCADA系统无线数据传输的方法以解决仪表设备在生产运行过程中电缆修复的问题。

2.1 建立区域性弱电供电系统

目前SCADA系统现场仪表设备弱电供电主要依靠PLC机柜内的供电系统，部分仪表电源电缆（0-24V）与信号电缆（4-20mA）使用同组电缆工作（例如压力变送器二线制的接线方式），为保证弱电供电系统正常运行，将仪表设备供电系统与信号传输系统分离，在阀组区、泵区、罐区、加热炉区等生产现场建立区域性的弱电供电系统，设置区域供电箱，仪表设备至供电箱的控制电缆采用镀锌穿线钢管进行直埋保护，保证该区域内仪表设备24小时不间断供电，取消从输油生产现场沿电缆沟敷设至PLC机柜间较长的控制电缆。以上方法相比电池供电的优点是实现输油生产现场对数据采集不间断的要求，一旦大规模应用无线仪表，电池频繁的更换会给输油生产的正常运行带来一定影响；缺点是适合于新建输油站库初期建设，而后期的改造工程成本较高。

2.2 安装无线信号收发器

仪表设备端控制电缆的接线方式不变，根据现场实际情况截取一段电缆（0.5-1.0m）连接并安装无线信号收发器A，采用区域弱电供电系统的电源供电，并固定好无线信号收发器。按照已检测出故障电缆的标记，在PLC机柜间截取损坏电缆（0.5-1.0m），连接并安装无线信号收发器B，采用PLC机柜间配备的电源供电。以上方法的优点是不需要改动或更换现场仪表设备及PLC机柜间任一元器件，只需要截断故障电缆并在仪表设备端及PLC机柜端安装无线信号收发器，施工容易且降低了维修成本；缺点是无线信号发生器信号发射能力有限，覆盖区域无法满足长距离的生产现场。

2.3 建立现场无线信号发射塔

无线信号收发器在遭遇雷雨等恶劣天气时信号传输受到的影响较大，原油管线对检测参数的要求较高，必须保证无线信号在传输过程中的稳定性。通过在生产现场建立大功率无线信号发射塔实现对安装仪表设备区域的全覆盖，使无线信号收发器能够正常连接在线，以保证无线传输的稳定性。以上方法的优点是解决了无线信号发生器发射功率低、覆盖范围小的问题，将雷电对无线信号的影响降到最低，保证了信号传输的稳定性、及时性，缺点是通信基站的建设需要得到归属地有关政府部门的审批，手续较为繁琐，一旦申请不成功，将影响施工工期。

3 结语

本文主要从宏观角度对电缆修复的方法进行探讨，归纳并比较了仪表设备无线数据传输相对于电缆有线传输的优缺点，在实际的实施过程中有待进一步研究部分细节性、技术性的问题，比如直接在工控机上安装无线信号收发器，无需经过复杂的PLC机柜，实现从工控软件读取现场发送的压力、温度等参数，彻底解决PLC机柜元器件遭遇雷击而损坏的问题。SCADA系统无线数据传输方法的研究最终要实现的目标是：通过无线数据传输控制系统和区域性弱电供电系统的合理配置，取消维修难、成本高的控制电缆，取而代之的是易于安装、便于维护、成本较低的无线数据传输系统，使无线技术更好服务于原油管线数据采集。

参考文献：

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作者简介：刘佳南，男，江苏徐州人，研究方向： 机电仪表 。