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艾默生：**可靠的智能無線技術

日期：2025-05-10 19:12
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摘要：
艾默生：**可靠的智能無線技術
——艾默生智能無線技術在江蘇金翔三期油庫罐區計量系統中的應用


由艾默生雷達液位計構成的常規罐區計量系統存在信號電纜接線或信號電纜本身出現問題時對儲罐失去監視的問題。應用艾默生公司智能無線技術解決儲罐計量，實現對罐區數據的安全性、可靠性采集和儀表管理。艾默生智能無線技術具備自組織的Ｍｅｓｈ網絡特點，裝有無線ＴＨＵＭ適配器的雷達液位計可作為路由節點，通訊路徑冗余，抗干擾能力強。本文就江蘇金翔三期油庫工程，探討無線技術在油庫計量應用方案配置及體會。

      
          
       
圖１　　艾默生常規罐區計量系統






圖２　　艾默生無線解決儲罐計量方案結構






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　ｍ３罐，１個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。


罐區計量系統難點


江蘇金翔油庫是做為貿易交接的油庫，需要對所有儲油罐的液位、溫度、壓力、液位變化率等重要數據進行全方位實時監測。監控罐內這些數據有助于確保用于財

務報告、生產計劃及時間安排的數據的準確性。不準確的測量可能導致容量使用不理想、賬目錯誤甚至發生溢出等環境事件。

因此，江蘇金翔二期油庫就選用了艾默生ＴａｎｋＲａｄａｒ　Ｒｅｘ　３９００系列貿易交接計量級雷達液位計與相應多點溫度計、Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ　３０

５１ｓ壓力變送器，構成常規儲罐計量系統，見圖１。
 
罐區計量系統的數據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場接線盒上，構成一個星型網絡，再由現場接線盒里接出兩根信號線進入現場通訊單元ＦＣＵ里，然后再接入ＰＬＣ控制系統中。信號傳輸過程中，可能會出現下面問題：中間接線端子是潛在的故障點，接線**或脫落導致通訊故障，儲罐失去監視；信號電纜受損（火災、野蠻作業等）是另一潛在危險，會導致罐區部分或整體失去視；因雷達液位計數據是先進入整個庫區ＰＬＣ控制系統處理的，當ＰＬＣ系統出現故障時，整個罐區雷達液位儀測量數據均不能在ＰＣ上位機上正常顯示，罐區失去監視。在二期油庫監控系統運行過程中就出現過上述
情況。　
 
艾默生智能
無線技術解決方案

無線儲罐計量系統的架構　　由于常規罐區計量監控存在上述可能性問題，因此，在金翔三期庫區自動化監控系統中，運用了艾默生智能無線儲罐計量系統。這個系統是在艾默生常規罐區計量系統的基礎上，增加了智能無線　ＴＨＵＭ　適配器和智能無線網關１４２０，構成罐區監控無線網絡。無線儲罐計量系統結構見圖２。儲罐計量系統中的每臺艾默生ＴａｎｋＲａｄａｒ　Ｒｅｘ　液位計配有一個智能無線ＴＨＵＭ　適配器，成為一個無線節點，這些節點與智能無線網關１４２０構成一個自組織網格架構網絡。這個自組織網狀網絡會自動查找如何繞過固定或臨時障礙的*佳方法。這個網絡采用２．４ＧＨｚ　的世界公用頻段，通訊路徑冗余，數據可靠性達到９９％。智能無線網關與上位機系統無縫連接，其通信協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采用Ｍｏｄｂｕｓ　ＴＣＰ／ＩＰ　協議或ＯＰＣ　協議與控制系統的上位機相連，實現與控制系統數據交換。
 
艾默生智能無線　ＴＨＵＭ　適配器　　智能無線ＴＨＵＭ適配器，專門為已經在現場安裝使用的有線ＨＡＲＴ設備開發的適配器，它將有線ＨＡＲＴ設備升級為無線設備。它利用現有有線儀表的供電工作，無需電池，不破壞現有有線設備的性能，同時可以將有線設備的測量值、診斷信息通過無線方式傳送到智能網關。
 
裝有ＴＨＵＭ適配器的設備作為艾默生智能無線自組織現場網絡的一個組成部分，實現傳輸現場智能信息，改善質量、**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設備的**儀表診斷信息；采集有線多變量ＨＡＲＴ設備的測量信息和診斷信息；使有線ＨＡＲＴ設備具有無線功能，成為變成無線測量點；對遠程設備進行管理和性能監視。可以有效減少故障診斷和排除的時間；不丟失
數據；對遠程設備可以進行校驗。
 
艾默生ＴａｎｋＲａｄａｒ　Ｒｅｘ　３９５０雷達液位計　　ＴａｎｋＲａｄａｒ　Ｒｅｘ雷達液位計設計用于為所有罐區和煉油廠提供符合貿易交接精度要求的可靠的儲罐存量數據。這種基于調頻連續波（ＦＭＣＷ）原理的非接觸雷達測量技術具有高精度、免維護、高可靠性及持久性。儀表液位精度為±０．５　ｍｍ。配有內置多點溫度輸入接口、模擬輸入／輸出以及繼電器輸出接口，以實現完整的罐量和貿易交接功能，見圖４。

圖４　　ＴａｎｋＲａｄａｒ　Ｒｅｘ雷達液位計與ＴＨＵＭ適配器
 
艾默生智能無線網關１４２０　　無線網關在無線控制系統中起到中間轉換的作用，它是連接現場設備和控制系統的橋梁，實現網絡管理、數據管理和設備管理三大功能。首先網關要管理其轄區內的無線設備，根據其位置分布自動建立通訊網絡，保證各個被檢測的工藝參數準確可靠的傳輸到網關，一旦網絡建立，即利用標準接口和支持相應的通訊協議將收集到的工藝數據和設備狀態數據送入控制系統內，以實現對現場設備及工藝數據的監控。　

每一個艾默生１４２０網關*多可支持　１００臺無線設備；和上位機通信時，　支持Ｍｏｄｕｂｕｓ　ＲＳ４８５、　Ｍｏｄｂｕｓ　ＴＣＰ／ＩＰ　及ＥｔｈｅｒＮｅｔ　　ＯＰＣ的通訊協議，與ＤＣＳ、ＰＬＣ　或ＳＣＡＤＡ系統無縫連接；每臺無線設備為無線網絡中的一個通訊節點，可用作路由器，建立通訊網絡，并自動選擇*優通信路徑；符合本安防爆認證要求，可以安裝在危險區域內；網關供電為　２４ＶＤＣ；圖５為艾默生智能無線網關　１４２０的外觀照片。



圖５　　艾默生智能無線網關　１４２０

  
 

圖６　　金翔三期油庫儲罐計量系統結構



艾默生智能無線解決方
案在三期油庫中的應用
三期油庫儲罐計量系統的方案　　在三期庫區儲罐計量系統中，運用了艾默生常規罐區計量加無線儲罐計量的方案，構成一個冗余設計，在原常規罐區計量系統中，給每臺ＴａｎｋＲａｄａｒ　Ｒｅｘ　液位計配一個智能無線ＴＨＵＭ適配器，使之成為一個無線設備，然后把測量值、診斷信息通過無線方式無線傳送到智能網關１４２０，再通過ＯＰＣ通訊方式，直接跟Ｗｉｎｃｃ組態軟件相連接，同時有線通訊的數據是由現場通訊單元ＦＣＵ通過Ｍｏｄｂｕｓ　ＲＳ４８５通訊方式跟ＰＣＳ７控制系統相連，再與Ｗｉｎｃｃ組態軟件通訊，這種冗余通訊方式保證了罐區測量數據的**性和可靠性，其結構見圖６。

 智能無線適配器和網關的現場安裝　　　

三期油庫有８個油罐，*遠的一個油罐到庫區監控室距離大概３００米，８個無線ＴＨＵＭ適配器，分別固定安裝在罐頂的護欄上，如圖７所示。無線網關１４２０安裝在監控室的室外墻壁上（見圖８）。它們之間的距離滿足無線安裝要求，且各個無線網絡點，都能相互通訊，這樣可以保證無線信號覆蓋整個庫區且信號傳輸路由冗余，數據傳輸可靠。無線適配器和網關在庫區分布如圖９所示。



圖７　　現場無線雷達液位計的安裝



圖８　　現場無線網關的安裝





圖９　　無線適配器和網關在三期庫區的分布



傳統有線系統和智能無線技術的實際應用　　


三期油庫工程自２０１０年１２月 投運以來，無線儲罐計量系統運行正常，數據傳輸可靠（見圖１０）。
 
圖１１為有線傳輸數據監控界面，對比圖１０，可以看出所顯示的每個油罐的監控數據完全一致，從而增強了儀表維護工程師的使用無線儀表的信心。

ＡＭＳ設備管理系統在無線罐區的應用　　

儀表維護工程師還可以通過ＡＭＳ智能設備管理軟件實現對罐區雷達液位計，進行遠程在線組態，減少了到現場危險區域工作次數，ＡＭＳ使用人性化設計ＨＣＤ給用戶提供的是按照操作任務要求而設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，可以通過無線系統傳回中央控制室，儀表人員可以在ＡＭＳ系統中得到設備預警，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控界



圖１１　　金翔三期油庫群罐有線監控界面



圖１２　　Ｒａｄａｒ的參數組態界面

 

圖１３　　Ｒａｄａｒ故障報警畫面


應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問題時對儲罐失去監視的可能性問題。采用艾默生純智能無線儲罐計量系統方案，可節省大量電纜、布線、施工、調試成本，大大縮短工期。同時可以利用無線ＨＡＲＴ技術，對設備快速便捷地組態、及時獲得現場故障信息、**了解現場設備運行的整體狀況。
 

對于基礎設施差的老罐區，利用艾默生智能無線技術改造的優勢更加突出。隨著無線技術的發展，在油庫罐區，尤其是貿易交接的油庫，無線技術的使用可以大大增強關鍵數據的可靠性，**性，完善罐區的管理。