張 強

(大唐佛山熱電有限責任公司，廣東 佛山 528500)

0 引言

準確而詳盡的數(shù)據是運行人員對設備進行控制方式調整判斷的重要依據。設備可上傳到上位機的參數(shù)越多，運行人員所獲得的信息就會越全面，運行人員憑借所獲的信息做出的判斷就會越準確。同時可提前對設備的運行狀況進行全面評估，判斷設備是否處于健康狀態(tài)下運行，并提前采取防范措施，防止設備受到不必要的損壞。

1 利用通信技術實現(xiàn)設備相關數(shù)據的傳輸

1.1 通信技術應用背景介紹

某廠首站進行改造后，新增加了3號熱網疏水泵。疏水泵電機含有10支電機線圈溫度。而原有PLC控制系統(tǒng)的模擬量卡件已無多余容量增加溫度測點。但電機線圈溫度需實時進行監(jiān)控，以保證疏水泵電機在可控狀態(tài)下運行。這時就可利用通信技術對疏水泵溫度測點傳輸?shù)缴衔粰C進行監(jiān)控[1]。

利用通信技術需另外增加智能溫度巡檢儀及串口服務器兩個設備。智能溫度巡檢儀需包含RS-485通信協(xié)議接口。串口服務器簡單地說就是一種網絡通信接口轉換設備，它能夠將常見的RS-232、RS-485、RS-422串口轉換成TCP/IP網絡接口，實現(xiàn)RS-232、RS-485、RS-422串口與TCP/IP網絡接口的數(shù)據雙向透明傳輸。使得常規(guī)的串口設備能夠立即具備TCP/IP網絡接口功能，從而達到連接網絡進行數(shù)據通信的目的。

1.2 通信技術傳輸設備數(shù)據分析

首先將疏水泵溫度測點上傳至智能溫度巡檢儀處，以便在就地巡檢儀處對3號疏水泵電機溫度進行監(jiān)控。然后利用智能溫度巡檢儀的RS-485通信接口與串口服務器連接。然后上位機組態(tài)軟件就可以通過以太網讀取3號熱網疏水泵電機溫度的數(shù)據。

而上位機組態(tài)軟件要讀取設備的數(shù)據還需兩項重要的操作：串口服務器的配置和設備的通信協(xié)議。

另外，還需對串口服務器的IP地址、端口進行設置(見圖1)。IP地址需要保證與上位機IP地址在同一個網段內。而端口設置需對數(shù)據的校驗位、數(shù)據位、停止位、遠程端口及本地端口進行配置。串口服務器端口配置的信息需與上位機組態(tài)軟件中對應端口的配置信息一致。一般來說，串口的波特率選擇9 600，數(shù)據位為8，停止位為1，校驗位選擇無校驗即NONE。遠程端口即為上位機的TCP網絡服務器的服務端口號，本地端口自行設定，之后需要在上位機中用到[2-3]。

圖1 串口服務器配置參數(shù)

將串口服務器配置好后，將串口設備、串口服務器與上位機進行連接。串口設備與串口服務器通過485兩芯電纜連接。串口服務器與上位機通過交換機連接。

串口服務器與上位機進行連接需要對上位機組態(tài)軟件進行相關配置。串口服務器的端口配置需與上位機保持一致。相應的配置端口號、波特率及數(shù)據傳輸?shù)臄?shù)據位、停止位及校驗位(見圖2)。

圖2 串口服務器與上位機組態(tài)軟件端口配置參數(shù)

以上串口服務器與上位機組態(tài)軟件端口配置完成，可以實現(xiàn)上位機與串口服務器的通信連接。

上位機與串口服務器通信成功后，還需對上位機組態(tài)軟件進行配置，實現(xiàn)上位機與串口設備的通信。這一項需要設備廠家給出通信協(xié)議進行實現(xiàn)。

當在同一Modbus網絡上通信時，此協(xié)議決定了每個控制器需要知道它們的設備地址，按地址發(fā)來的消息進行識別，決定要產生何種行動。如果需要回應，控制器將生成反饋信息并用Modbus協(xié)議發(fā)出。

每個串口設備內部可以設置儀表設備號及使用的通信協(xié)議、通信的波特率，同時串口設備通信協(xié)議給出了哪些信息可以發(fā)送到上位機，及發(fā)送信息的長度。通過上位機組態(tài)軟件中設置相應的設備號及通信信息的單元格式(見圖3)。起始地址及數(shù)據長度，使得上位機與串口設備實現(xiàn)通信。

如3號疏水泵智能溫度巡檢儀的通信協(xié)議如下：

Modbus通信協(xié)議

串口：8位數(shù)據位，1位停止位，無奇偶效驗

波特率：1 200，2 400，4 800，9 600

RTU模式

巡檢儀通信地址如表1所示。

表1 巡檢儀通信地址

由此填寫組態(tài)軟件中通信協(xié)議為Modbus_RTU/TCP通信協(xié)議。根據巡檢儀通信地址，可以得知起始地址為0，通信長度為32。這樣將在組態(tài)軟件中將每一個模擬量對應相應的地址，可以在上位機中讀出相應的溫度參數(shù)(見圖4)。

圖4 模擬輸入變量

2 利用無線傳輸技術傳輸遠程設備數(shù)據

對于供熱管道來說，管道流量計的安裝對直管段的要求極為苛刻，如果不能保證測量環(huán)境，那么流量測量的準確性就無法保證。而首站內部的直管段很可能就無法滿足測量要求。所以熱網管道流量計一般就會遠離控制室。而熱量計二次表安裝的位置基本也會距離控制室很遠。這時遠距離敷設信號傳輸電纜就可能是一件事倍功半的事情。這時，就可以使用無線網橋技術實現(xiàn)數(shù)據的遠距離傳輸。

無線網橋就是無線網絡的橋接，它利用無線傳輸方式實現(xiàn)在兩個或多個網絡之間搭起通信的橋梁。兩點之間建立通信連接。從客戶的需求和實際勘查的狀況來看傳輸方式，并進行適合的無線網橋設置，有以下幾種傳輸方式：(1)AB兩點之間可視，沒有障礙物阻擋；(2)AB兩點之間不可視，但兩者之間可以通過一座C樓間接可視(3)AB兩點之間不可視，但兩者之間間距較近。

以本廠為例，新增供熱管道流量計與控制室之間距離約500多米，而流量計信號進入熱量積算儀計算供熱熱量。需上傳的信息分別為供水溫度、回水溫度、供水瞬時流量、供水瞬時熱量、供水累計流量、供水累計熱量。而熱量積算儀的AO通道只能送出一路模擬量信號，故可利用通信方式及無線網橋方式傳輸以上數(shù)據。

通信方式配置與以上相同，無線網橋節(jié)省了大量的電纜和人力，從而只需對網橋進行設置。

網橋的設置分為工作模式設置、IP地址段設置和末位IP地址設置。對于數(shù)據源的一方設置為接收方，對于接收數(shù)據的一方設置為發(fā)射方。然后將反射方和接收方的IP地址網段進行設置為相同。但數(shù)據源使用的串口服務器IP地址無須與網橋地址在同一網段內。這樣就可以將熱量積算儀通過485線接入串口服務器，然后通過串口服務器與網橋連接。發(fā)射方的網橋接收到數(shù)據后通過網線傳輸?shù)揭蕴W中，上位機從以太網中讀取數(shù)據，實現(xiàn)數(shù)據的顯示。

3 結語

此次熱網改造中，利用通信技術及無線傳輸技術，完成了多個設備的重要數(shù)據傳輸任務。不僅可以節(jié)省大量的施工工程量，同時可以節(jié)省大量的物資。對于資金緊張的企業(yè)來說，可以節(jié)省開支。從現(xiàn)場設備的穩(wěn)定性來說，由于網橋在執(zhí)行轉發(fā)前先接收幀并進行緩沖，會引入更多時延。由于網橋不提供流控功能，在流量較大時有可能使其過載，從而造成幀的丟失。因此數(shù)據傳輸有時會出現(xiàn)短暫的中斷后恢復監(jiān)視功能。但是，這對運行人員監(jiān)控來說已遠遠滿足要求。