四信DTU在除尘器远程监控系统的应用———四信通信F2系列DTU产品

　　
一、项目概述
　　1、除尘器远程监控项目立项背景：
　　长期以来，除尘器运行情况及运行参数的远程实时采集、监控一直是控制系统薄弱环节之一。售后服务人员仅靠用户的运行记录及售后服务人员的巡检发现除尘器运行问题。导致除尘器发生运行不正常情况时不能及早地发现和及时处理，使得除尘器处于带病运行，故障范围不断扩大，最终进行维护时所花费的人力、资金都大大增加。据不完全统计，仅对除尘器售后服务费用一些公司一年就达1000多万，如采用除尘器远程计算机监控，则可在公司的除尘器远程监控计算机上就能充分反映除尘器运行情况，经专业技术人员分析确定故障现象和原因，就能及时组织相关人员进行故障排除，以免故障进一步扩大使维修成本增加。
　　利用除尘器远程计算机数据存储功能，技术人员可以随时调用除尘器的历史工作参数，大大提高技术人员改进、优化除尘器设计参数，提高除尘器的质量。
　　查阅大量有关除尘器控制方面的资料，目前除尘器远程监控应用在国内除尘器行业还是属空白领域。
　　2、除尘器远程监控的技术基础
　　目前比较适合于远程实时监控要求的通讯方案有以下三种：
　　⑴公用电话交换网方案;
　　⑵无线数据传输电台方案;
　　⑶GPRS（通用分组无线业务）方案。
　　其中⑴、⑶两种方案属于公网，⑵方案属于用户自建的专用网。
　　2.1公用电话交换网方案。
　　公用电话交换网应用相当普及，有人工作和居住的地方就有公用电话交换网，公用电话交换网不仅可以用于通话还可以用于数据传输，但公用电话交换网方案存在以下缺点：
　　①需要布专用电话线，向电信公司交纳装机费、每月的月租费和使用费;
　　②非透明数据传输，MODEM从拨号呼叫到连通需要一定时限。
　　2.2无线数据传输电台方案
　　无线数传电台适用于通讯点分散的数据监控，其具有专用的数传频段，工作频率：220MHz～240MHz。无线数传电台方案存在以下缺点：
　　①初次开通需要向当地的无线电管理委员会交纳一定费用，每年再交一定的频率占用费，组网费用高;
　　②通讯距离有一定的限制（平原地带最远为50km），且受建筑物、山体的影响较大;
　　③需要专业人员维护管理，建设、维护费用很高。
   2.3 GPRS（通用分组无线业务）方案
　　基于除尘器安装比较分散的特点和以上两种通讯组网方式的缺点，GPRS数据通讯方案的提出使一系列问题迎刃而解，科学、有效的解决了除尘器远程实时监控的通讯组网难题。
　　GPRS是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输网络，它采用先进的无线分组技术，可以为水力、电力、交通、银行等行业提供丰富的无线接入手段，GPRS方案具有以下优点：
　　①采用透明双向数据传输，链路自动维护;
　　②只需要向移动公司开户SIM卡，费用可以采用包月方式使用，运行成本低;
　　③永远在线，只要激活GPRS后，将永远保持在线，不存在掉线问题，只有在产生数据流量时才计费;
　　④快速登录，全新的分组服务，无需长时间的拨号连接过程;
　　⑤高速传输，GPRS最高理论传输速度171.2kbps，平均带宽40kbps;
　　⑥支持点对点、中心对多点及多点间的实时、对等数据传输，组网灵活，不受通讯距离和区域的限制，中心对多点的传输方式是除尘器实时监控最适用的应用模式;
　　⑦可靠性高，一般数据包传输的成功率在99.9%以上。
　　二、应用领域
　　GPRS是利用移动公司或联通公司的信号传输网络平台进行信号传输。是当前工业企业进行远程监控的一种比较先进的信号传输模式。具有传输距离远、传输速度快、传输数据可靠性高、不用维护、资金投入少等优点。
　　除尘器远程监控系统不但在除尘器产品中可以应用。并且可推广到供水厂工程和污水处理工程中使用。远程监控系统的应用能使我公司产品的电控技术水平更上一个台阶，也对提升我公司产品的特点与先进性都会产生积极的作用。同时利用先进的远程数据传输技术进一步提升和发展整个行业的技术和管理水平。
　　三、技术方案及原理
　　本方案的监控系统应用数据监测技术、数字电路、微处理器组成除尘器终端数据传输单元（DTU）。通过发射数据GPRS信号流的方式发送到移动或联通公司在当地的网络基站，再通过无线网络传送到数据中心（宽带网络代理商的主站），再通过宽带网传送到我公司远程监控计算机（工作站）。使工作站的远程监控计算机通过实时监测除尘器运行状态及参数，及时发现故障、处理故障。为工程技术人员及专业维护人员提供准确的除尘器运行信息。并可以使维护人员通过电话遥控指挥现场维护人员进行故障处理。从而达到快速、省钱的维护目的。
　　除尘器远程监控系统（以下简称“监控系统”）通过在各除尘器控制系统安装终端数据传输单元（DTU），对除尘器数据进行采集、转换，通过GPRS无线方式传送实时数据到远方监控中心站，远方监控中心站定时或实时调取各除尘器的数据，自动保存到相应的数据库并进行数据管理，实现对各除尘器工作情况的实时监控和管理。监控系统组成框图见图1。
　　　图1监控系统组成框图
　　1、系统结构
　　除尘器远程监控系统由数据采集系统、指令发射系统、数据传输系统、数据存储系统和数据管理系统组成。
　　数据采集系统的主要功能是通过除尘器控制系统的PLC对除尘器数据进行实时采集，采集的数据主要有各阀门的开闭信号，各电动机工作/停止信号，除尘器差压和温度信号，除尘器清灰形式控制信号等;
指令发射系统的主要功能是通过短信MODEM将远程监控中心要呼叫上线的指令以短信形式通过GSM网络发送到对应除尘器的DTU中。以建立除尘器与远程监控中心的网络连接。
　　数据传输系统主要功能是将PLC采集的数据通过与PLC的标准通信串口连接的DTU把数据传输到GPRS无线网络服务商，再进入到远程管理中心的除尘器远程监控计算机;
　　数据存储系统的主要功能是以简洁、有效的数据库格式将从各除尘器采集的数据实时地、安全地存储起来，并对历史数据进行有效的管理;
　　数据管理系统的主要功能是实现操作人员对数据库中的数据进行查询、显示、编辑、打印以及接受数据和发送指令、用户管理等。
　　2系统设计原则
　　1）先进性：
　　系统将使用当前国内较为先进的数据采集技术、实时数据传输技术、数据库技术、管理信息系统技术。使该项目的应用将在技术上达到国内除尘器控制行业领先水平，填补除尘器控制技术的国内空白。
　　2）实时可靠性
　　首先是数据实时传输的可靠性。其次是指整个软件系统的可靠性，整个监控系统的开发将严格按照软件开发工程的原则、应采用先进的面向对象开发技术，真正达到整个软件的可维护性、可扩展性和高可靠性。
　　3）运行经济性
　　整个系统的运行经济性是系统运行成败的重要方面。应充分利用GPRS公网的现有资源，达到系统经济运行的目的。
　　4）适应性
　　通常除尘器安装现场离远程监控计算机中心站较远，有的甚至跨省。系统应可以方便地监控各除尘器运行工作情况，而又避免时间上的不必要浪费，监控系统应最大地适应时间和空间距离的变化。
　　5）可扩展性
　　系统采用具有一定标准及应用较为广泛的软硬件产品，并考虑一定的余量，为将来增加监测点及系统的扩充打下基础。
3、系统设计目标
　　能够远程监测各除尘器的运行状态和各项运行参数信息;
　　运行费用合理，采集数据迅速、准确、可靠，能够满足除尘器运行参数变化频率。具有随时呼叫上线联网功能和定时自动上线联网功能;
　　能够自动生成各种类型的实时数据报表和历史数据报表，各种数据曲线图和除尘器工艺模拟图;
　　具备针对不同管理者设置管理权限的功能。具备友好的人机操作界面，满足数据调用、报表打印的管理功能。
　　四、某厂4#机除尘器系统
　　1、试点选择条件
　　根据公司资金拨付情况及监控系统研发的性质，需要先期选择一至两个有代表性的已投入使用的除尘器作为试点，建立监控系统，搭建系统框架。待试点可靠运行后，继而以点带面逐步进行推广，再完善、充实到所有除尘器工程项目中。
　   4#机除尘器投入运行以来工作一直比较稳定，除尘器电控系统能够满足远程监控的条件，不需额外增加PLC通讯模块，并且地点也比较近，便于人员去现场调试。
　　2、设备安装情况
　　根据“除尘器远程监控系统立项报告”的要求。在该厂4#机除尘器上安装1台终端数据传输装置（DTU）。利用除尘器控制系统原有的PLC装置作为除尘器数据采集装置。CPU的RS232串口与数据传输装置（DTU）的RS232串口直接相连接。DTU的电源由除尘器控制系统的220VAC经滤波处理后的电源供电。公司远程监控计算机暂用办公电脑代替，应用软件采用北京三维力控6.0版组态软件及数据库集成系统。
　　3、远程监控系统的工作原理
　　通过数据传输装置DTU的通信接口RS232与现有除尘器控制设备PLC的通信接口RS232对接。把PLC内已采集到的除尘器运行数据传输到DTU监控终端装置，再经DTU数据传输装置发送到移动公司或联通公司通信网络，再经互联网供应商的服务器经宽带网进入公司气中心专用远程监控计算机，最后在专用监控计算机屏幕上以WEB网页形式显示动态、实时的除尘器运行数据。
　　在数据传输装置DTU内设定专用远程监控计算机的TCP/IP地址或域名，在公司专用远程监控计算机设定除尘器的数据传输装置DTU的ID地址（手机号），使其双方确立了唯一的通信地址。原理如图2所示：

　　
　　
  图2
　　远程监控计算机检测的数据类型（以下现场信号已采集到PLC内）：
　　---除尘器每个通道当前差压值信号
　　---除尘器每个通道当前温度值信号
　　---除尘器每个反吹回转机构工作信号
　　---反吹风机工作信号
　　---各种阀门开、闭位置信号
　　---除尘器清灰方式信号（自动、手动）
　　---除尘器每个通道隔离检修信号
　　---除尘器清灰间隔时间
　　---除尘器运行故障信号