Monitorización de la red de tuberías de calefacción
La monitorización remota de redes de tuberías de calefacción también requiere de un gran número de instrumentos, como transmisores de temperatura, transmisores de presión, caudalímetros, etc.
1.1. Descripción general de la situación actual
Se han llevado a cabo trabajos piloto de monitoreo de la red de tuberías de calefacción en diversos grados en todo el país, con muchos fabricantes participantes y diferentes niveles de desempeño. Todos los fabricantes están realizando trabajos piloto y algunos han iniciado una promoción a gran escala. También se han expuesto muchos problemas, principalmente en la escasa confiabilidad y mantenibilidad de los equipos de campo, y su incapacidad para soportar ambientes de trabajo hostiles (incluidas altas temperaturas, bajas temperaturas, humedad y polvo). La insuficiente apertura de los datos a menudo se debe a la incompatibilidad de varios fabricantes, los datos del software no se pueden compartir y aparecen islas de automatización.
1.2.Concepto de diseño
Propósito:
El sistema de monitoreo remoto de la red de tuberías de calefacción detecta principalmente los parámetros de la estación de calefacción y la red de tuberías de calefacción en tiempo real, El uso del método de comunicación de respuesta a sondeo transmite el estado detectado de las estaciones de calefacción y las redes de tuberías de calefacción al servidor de la base de datos en tiempo real a través de varios métodos de comunicación, utilizando el modo C/S o B/S para permitir que varios departamentos monitoreen la calefacción de manera oportuna. estado de funcionamiento de la estación y la red de tuberías de calefacción, como monitorear la diferencia de presión más desfavorable de la red de tuberías de calefacción y coordinar y controlar el suministro de la fuente de calor para adaptarse a la red de tuberías de calefacción.
Principio:
Principio abierto, el protocolo de comunicación adopta el protocolo MODBUS comúnmente utilizado en la industria. El software utiliza software de configuración y los usuarios pueden desarrollarlo y mantenerlo por sí mismos. Productos RTU que utilizan protocolos estándar. Los transmisores de instrumentos de campo deben estar equipados con una fuente de alimentación de 24 V y una salida de 4 ~ 20 mA tanto como sea posible.
Descripción del programa:
La estación maestra de monitoreo utiliza computadoras industriales para garantizar un funcionamiento 7×24. Teniendo en cuenta la complejidad de la construcción, generalmente se recomienda utilizar GPRS o radio digital como método de comunicación, que es rápido de configurar. El dispositivo de monitoreo utiliza equipos micro-RTU STC-1 y STC-2 de Easy Control Microgrid Company.
2. Sistema RTU
El nombre en inglés de RTU es Remote Terminal Unit y el nombre dado por IEC es telecontrol.
Es un dispositivo de control y recogida remota de datos. El STC-1 de Easy Control Microgrid Company es un dispositivo micro RTU que cumple con los requisitos IEC. Su modelo STC es la abreviatura de pequeño telecontrol. STC-2 es un dispositivo micro RTU que puede recolectar energía de CA directamente y se utiliza principalmente para monitorear estaciones de bombeo.
2.1. Función
Función del dispositivo micro RTU STC-1.
● Salida conmutada de 8 vías, se puede utilizar para control remoto, disparo o alarma.
● La entrada del interruptor de 8 vías también se puede utilizar como entrada de pulso.
● Muestreo DC de 8 canales, se puede conectar a varios transmisores.
● 1 puerto de comunicación estándar 485, 1 interfaz RS485/232, soporta MODBUS u otros protocolos, facilitando la expansión.
●Instalación SMD, sin bus externo, alta confiabilidad y fuerte capacidad antiinterferente.
●Carril guía tipo tarjeta o fijación con tornillos, lo que hace más cómoda la instalación en obra.
STC-1 se utiliza principalmente para monitorear puntos de medición de temperatura, puntos de medición de presión y flujo.
Las funciones principales del equipo STC-2:
●El método de tres metros puede medir con precisión voltaje CA trifásico, corriente, potencia activa, potencia reactiva, frecuencia y factor de potencia. y parámetros eléctricos de secuencia cero, como la corriente, y pueden medir la salida del convertidor de frecuencia.
●Hay 3 salidas de interruptor independientes, que se pueden utilizar para control remoto, disparo o alarma.
● 6 entradas de conmutación, que también se pueden utilizar como entradas de impulsos.
● Muestreo DC de 2 canales, se puede conectar a varios transmisores.
●La interfaz de comunicación bidireccional admite el protocolo MODBUS y la copia de seguridad en caliente de la estación maestra.
● El algoritmo FFT puede calcular de 1 a 7 armónicos.
STC-2 se utiliza principalmente para la monitorización de estaciones de bombeo.
2.2. Instalación en sitio
Cada punto de detección debe estar equipado con una caja de monitoreo que cumpla con los requisitos de nivel de protección de IPC55. Instale 1 o más micro RTU STC-1 y STC-2 en la caja de monitoreo, utilizando una fuente de alimentación de 24 V. La caja está equipada con una fuente de alimentación conmutada de 220 V/24 VD o 12 V para alimentar la RTU, la radio y el transmisor.
El transmisor de temperatura es PT100, con entrada de 3 hilos y salida de 2 hilos.
El transmisor de presión utiliza un dispositivo de 2 hilos y se alimenta a 24V.
El medidor de flujo puede ser un medidor de flujo electromagnético o un medidor de flujo de turbina, y la salida puede ser una señal de 4~20 mA o de frecuencia. La señal de frecuencia se puede conectar a la entrada del interruptor de STC-1 y se puede calcular el caudal por unidad de tiempo o el caudal total.
La salida de relé de STC-1 puede controlar la válvula, lo cual es muy cómodo de usar.
STC-2 puede monitorear el voltaje y la corriente de funcionamiento, la temperatura de salida y la presión de salida de bombas de calor y bombas de suministro de agua. La señal de frecuencia del medidor de flujo se puede conectar a la entrada del interruptor de STC-2. y puede calcular el caudal unitario de tiempo y el caudal total. STC-2 requiere la instalación de tres transformadores de corriente.
Una central térmica puede tener múltiples STC-1 o STC-2. Durante la instalación, sus interfaces RS485 se pueden convertir en una red RS485 y luego los datos se pueden reenviar a través de 1 microcontrolador-1 módulo de comunicación.
La estación de radio también se instala en la caja de control y sale a través de un alimentador de 50 ohmios. La interfaz de comunicación de la radio está conectada a la interfaz RS232 de STC-1, SCT-2 o SCM-1.
3. Comunicación
Los sistemas SCADA pueden comunicarse de varias maneras. Considerando la confiabilidad del sistema, pueden existir canales de respaldo. En términos generales, existen dos métodos de comunicación, uno es un sistema de línea dedicada configurado por uno mismo y el otro es un sistema configurado en la red pública.
Sistema autoconstruido: sistema autoconstruido sin la participación de otros, bajo costo operativo, alto costo de instalación y los usuarios deben mantenerlo ellos mismos. Incluyendo líneas telefónicas autoportantes, pares trenzados, cables ópticos, ondas portadoras, microondas, estaciones de radio, etc.
Sistema de red pública: línea telefónica, línea dedicada, RDSI, frame Relay, línea satélite, GPRS, etc. El costo de instalación es bajo, no requiere mantenimiento por parte del usuario y el costo operativo es alto.
Los usuarios deben considerar sus propios intereses y costes a la hora de elegir.
Teniendo en cuenta la naturaleza descentralizada y la velocidad de construcción de la red de tuberías de calefacción, se recomiendan métodos inalámbricos.
Puedes utilizar estaciones de radio digitales de creación propia. Trámites relacionados: Solicitar puntos de frecuencia en la Comisión Reguladora de Radio y registrarse para adquirir estaciones de radio digitales. Tarifas: tarifa de ocupación de frecuencia, tarifa de estación de radio, tarifa de alimentador, tarifa de antena y tarifa de montaje.
Precio de referencia: la frecuencia es de 1.500 yuanes al año, la estación de radio cuesta aproximadamente 2.000 yuanes y la antena cuesta 500 yuanes.
Para la red pública GPRS o CDMA, debe negociar el método de facturación (facturación por mes o por tráfico) con China Mobile o China Unicom local. Las tarifas incluyen tarifas de GPRS/CDMA y tarifas de radio GPRS.
Precio de referencia: unos 100 yuanes al mes, y unos 2.000 yuanes por la emisora de radio.
Estación de transmisión digital de referencia:
La estación de transmisión de datos inalámbrica Shenzhen Guti GD230V 25W/8W se puede utilizar como estación de transmisión de datos, con potencia estable y las siguientes características:
●Alto rendimiento, estabilidad y confiabilidad
●Adecuado para diversos entornos de trabajo hostiles;
●Estructura de aluminio fundido a presión de precisión, excelente diseño de circuito, mayor capacidad antiinterferente;
●Adopte una fuente de referencia de frecuencia de compensación de temperatura para garantizar una frecuencia de envío y recepción alta y estable;
●Diseño profesional de disipación de calor, adecuado para un trabajo ininterrumpido a largo plazo;
●Comunicación a larga distancia efectiva;
●Utilizando la tecnología de síntesis de frecuencia, el punto de frecuencia se puede configurar de manera flexible y conveniente a través de la computadora;
●Todas las configuraciones se completan mediante el software de configuración y el funcionamiento es sencillo;
●Punto a punto, punto a multipunto, conexión en red flexible;
●Proporciona una interfaz de módem externo;
●Proporcione canales analógicos para facilitar la comunicación de voz;
●Se pueden seleccionar accesorios de micrófono y altavoz de mano para intercomunicador directo, lo que facilita la construcción;
●Luz indicadora de encendido, luz indicadora del transceptor de aire, y la luz indicadora del transceptor de datos aclaran el estado de funcionamiento de un vistazo;
● Adoptando VLSI, diseño de bajo consumo y tecnología de producción SMT;
●Diseño de producto industrial con un amplio rango de temperatura .
●Integre el envío y la recepción de datos y la comunicación de voz en una sola y potente función.
1. Indicadores generales:
●Rango de frecuencia: VHF/UHF
●Estabilidad de frecuencia: 1,5 ppm
●Espaciado entre canales: 25kHz/12.5kHz
●Modo de modulación: MSK
●Interfaz de datos: RS-232 (configuración estándar) y RS-485 (opcional).
●Velocidad de interfaz: 9600/4800/2400/1200bps (se puede configurar).
●Verificación de interfaz: sin verificación/verificación de número impar/verificación de número par (se puede configurar)
●Velocidad de canal: 2400/1200 bps (se puede configurar)
●Número total de canales: 16 (ampliable)
●Impedancia de antena: 50 ω
●Voltaje de alimentación: DC 13,8v (12-15V).
●Consumo de energía: al recibir
●Volumen: largo × ancho × alto = 149 mm × 109 mm × 50 mm.
2. Indicador del receptor:
●Sensibilidad de recepción: ≤0,25 μV (12 dB SNR)
●Interferencias espurias y de frecuencia de imagen: ≥70 dB
●Selectividad de canal adyacente: ≥70dB
●Distorsión de recepción: ≤3%
3 Indicador del transmisor:
●Potencia de salida: 25W (5. -25W continuamente ajustable)
●Offset de frecuencia máxima: 5Kc
●Relación de supresión de canal adyacente: ≥70dB
● Relación de emisión espuria: ≥70dB
●Hora de inicio de la transmisión: ≤40 milisegundos
GPRS de referencia
El módem GPRS puede ser desarrollado por Shenzhen Xin Communication Technology Co., Ltd. Sistema de transmisión de datos inalámbrico GPRS TGM8800
4. Lado de la estación principal
El principio de selección de software y hardware de computadora es ser suficiente dentro de un cierto período de tiempo y no quedarse atrás. El principio de selección del controlador de pozos petroleros es un precio razonable y una alta confiabilidad.
4.1 Hardware
Configurar computadoras personales y servidores de acuerdo con la situación de implementación, incluidas estaciones de trabajo de monitoreo, servidores de comunicaciones y servidores de bases de datos.
Las estaciones de trabajo de monitoreo son computadoras personales o industriales populares. P4 2.0GHz, memoria de 512M, disco duro de 80G, monitor de 20 pulgadas o monitor LCD de 17 pulgadas, teclado, mouse y suite multimedia. Equipado con impresora.
Para los servicios de comunicación, puede elegir una computadora industrial. Los requisitos para la máquina no son muy altos y se pueden configurar de manera flexible.
El servidor de base de datos puede ser un pequeño servidor de grupo de trabajo.
Software
El software utiliza software de configuración. Los productos disponibles son: Wukai 2000 doméstico, KingView, etc. , así como INTOUCH, FIX, etc.
Precio de referencia: La versión nacional ilimitada se cotiza en unos 50.000 yuanes y hay descuentos disponibles.
Puedes consultar agentes para software extranjero, y también hay software extranjero pirateado.
Integración del sistema: incluye establecimiento de bases de datos en tiempo real, denominación de datos, diseño de pantalla, producción de pantalla, datos de pantalla y vinculación de datos en tiempo real. Instalación y configuración del servidor de base de datos. Instalación de servicios WEB, configuración, producción de páginas web, etc.
Funciones completas:
El centro de monitoreo recopila datos de proceso in situ para su análisis, cálculo y procesamiento, proporciona orientación operativa para los operadores y realiza monitoreo de la red de calefacción, análisis de suministro y demanda de calor. Y análisis hidráulico de la red de tuberías, informe de diagnóstico de fallas, procesamiento de datos históricos y visualización de tendencias y otras funciones.
5. Descripción de la regulación
Protocolo MODBUS
El protocolo MODBUS es un protocolo abierto desarrollado por MODICOM y es compatible con muchos fabricantes.
El protocolo Modbus es un lenguaje universal aplicado a los controladores electrónicos. Este protocolo permite que los controladores se comuniquen entre sí y con otros dispositivos a través de una red como Ethernet. Se ha convertido en un estándar común de la industria. Con él, los equipos de control producidos por diferentes fabricantes se pueden conectar a una red industrial para un monitoreo centralizado.
El protocolo define estructuras de mensajes que los controladores pueden reconocer y utilizar independientemente de la red a través de la cual se comunican. Describe el proceso mediante el cual el controlador solicita acceso a otros dispositivos, cómo responder a las solicitudes de otros dispositivos y cómo detectar y registrar errores. Establece un formato común para la estructura y contenido de los campos de mensajes.
Al comunicarse en una red Modbus, el protocolo determina que cada controlador necesita conocer la dirección de su dispositivo, identificar los mensajes enviados a esa dirección y decidir qué acción tomar. Si se requiere una respuesta, el controlador generará información de retroalimentación y la enviará a través del protocolo Modbus. En otras redes, los mensajes que contienen el protocolo Modbus se convierten en la estructura de trama o paquete utilizada en esa red. Esta transformación también amplía el método de resolución de direcciones de nodos, rutas de enrutamiento y detección de errores en una red específica.
El puerto Modbus estándar utiliza una interfaz serie compatible con RS-232C, que define los pines, cables, bits de señal, velocidad de transmisión en baudios y paridad de la interfaz. El controlador se puede conectar en red directamente o mediante un módem.
La comunicación del controlador adopta tecnología maestro-esclavo, es decir, solo el dispositivo (dispositivo maestro) puede iniciar la transmisión (consulta). Otros dispositivos (dispositivos esclavos) responden en consecuencia según los datos proporcionados por el dispositivo maestro. Equipo principal típico: computadora central e instrumentos programables. Dispositivo esclavo típico: controlador programable.
El dispositivo maestro puede comunicarse con los dispositivos esclavos individualmente o con todos los dispositivos esclavos mediante transmisión. Si se comunica solo, el dispositivo devolverá un mensaje como respuesta. Si transmite una consulta, no se realizará ninguna respuesta. El protocolo Modbus establece el formato para la consulta del dispositivo maestro: dirección del dispositivo (o transmisión), código de función, todos los datos que se enviarán y campos de detección de errores.
El mensaje de respuesta del dispositivo esclavo también consta del protocolo Modbus e incluye campos para confirmar la acción, cualquier dato a devolver y campos de detección de errores. Si ocurre un error durante la recepción del mensaje, o el esclavo no puede ejecutar su comando, el esclavo creará un mensaje de error y lo enviará como respuesta.
En otras redes, los controladores se comunican mediante tecnología peer-to-peer, por lo que cualquier controlador puede comunicarse inicialmente con otros controladores. De esta forma, el controlador puede actuar como maestro y esclavo en un único proceso de comunicación. Se proporcionan múltiples canales internos para permitir procesos de transferencia simultáneos.
En el bit de mensaje, el protocolo Modbus todavía proporciona el principio maestro-esclavo, aunque el método de comunicación de red es "punto a punto". Si el controlador envía un mensaje, simplemente actúa como maestro y espera una respuesta del esclavo. De manera similar, cuando el controlador recibe un mensaje, formatea la respuesta del dispositivo y la devuelve al controlador emisor.
Consulta
El código de función en el mensaje de consulta le dice al dispositivo esclavo seleccionado qué función realizar. El segmento de datos contiene información adicional sobre la función que debe realizar el dispositivo esclavo. Por ejemplo, el código de función 03 requiere que el dispositivo esclavo lea el registro de retención y devuelva su contenido. El segmento de datos debe contener información para decirle al esclavo: qué registro leer y cuántos registros leer. El campo de detección de errores proporciona un medio para que el dispositivo esclavo verifique que el contenido del mensaje sea correcto.
Reaccionar
Si el dispositivo produce una respuesta normal, el código de función en el mensaje de respuesta es una respuesta al código de función en el mensaje de consulta. El segmento de datos contiene datos recopilados del dispositivo: como valores de registro o estado. Si ocurre un error, el código de función se modifica para indicar que el mensaje de respuesta es un error y la sección de datos contiene un código que describe el mensaje de error. El campo de detección de errores permite que el dispositivo maestro confirme si el contenido del mensaje está disponible.
El controlador se puede configurar para comunicarse en una red Modbus estándar en cualquiera de los dos modos de transmisión (ASCII o RTU). El usuario selecciona el modo requerido, incluidos los parámetros de comunicación en serie (velocidad de baudios, modo de verificación, etc.). Al configurar cada controlador, todos los dispositivos en la red Modbus deben seleccionar el mismo modo de transmisión y parámetros en serie.
El modo ASCII o RTU seleccionado solo es aplicable a redes Modbus estándar. Define cada bit del segmento de mensaje transmitido continuamente en estas redes y determina cómo se encapsula la información en el campo y cómo se decodifica. él.
En este sistema, solo admitimos el formato de cuadro RTU.
Bits por byte
0 bits iniciales
8 bits de datos, el bit menos significativo se envía primero.
. 1 bit de paridad, la paridad es par.
1 bit de parada
Campo de detección de errores
. Comprobación CRC
Campo de dirección
El campo de dirección del telegrama contiene dos caracteres (ASCII) u 8 bits (RTU). Las posibles direcciones de esclavo son 0...247 (decimal). El rango de direcciones para un solo dispositivo es de 1 a 247. El dispositivo maestro controla el dispositivo esclavo ingresando la dirección del dispositivo esclavo con el que desea contactar en el campo de dirección del mensaje. Cuando un dispositivo esclavo envía un mensaje de respuesta, coloca su propia dirección en el campo de dirección de respuesta para que el dispositivo maestro pueda saber qué dispositivo está respondiendo.
La dirección 0 se utiliza como dirección de transmisión para que todos los dispositivos esclavos puedan reconocerla. Cuando se utiliza el protocolo Modbus en redes de nivel superior, es posible que no se permitan ni se reemplacen las transmisiones.
Campo de función
El campo de código de función en el marco del mensaje contiene dos caracteres (ASCII) u 8 bits (RTU). El rango de códigos posibles es decimal 1...255. Por supuesto, algunos códigos se aplican a todos los controladores, otros se aplican a un determinado controlador y otros se dejan para su uso posterior.
Cuando se envía un mensaje desde el dispositivo maestro al dispositivo esclavo, el campo de código de función le indica al dispositivo esclavo qué acción debe realizarse. Por ejemplo, lea el estado del interruptor de la entrada, lea el contenido de datos de un conjunto de registros, lea el estado de diagnóstico del dispositivo esclavo y permita que el programa en el dispositivo esclavo se transfiera, registre y verifique.
Cuando el dispositivo responde, utiliza el campo de código de función para indicar si se trata de una respuesta normal (sin error) o algún tipo de error (llamado respuesta de objeción). Para respuestas normales, el dispositivo esclavo solo responde con el código de función correspondiente. En respuesta a la objeción, el dispositivo esclavo devuelve un código equivalente al código normal, pero con un 1 lógico en la posición más significativa.
Admite códigos de función principal:
Leer estado de la bobina
Leer estado de entrada
Leer registro de retención (leer registro de retención)
Leer registro de entrada (leer registro de entrada)
Forzar bobina única (configurar relé único)
Registro único preestablecido (configurar registro de retención único)
Forzar múltiples bobinas (establecer múltiples bobinas)
Preestablecer múltiples registros (establecer múltiples registros de retención)
Leer referencia general (leer archivo)
Escribir referencia general
Máscara de escritura de registro 4X
Lectura/escritura de registro 4X (lectura y escritura de registro de retención)
Lectura de cola FIFO