使用GPRS協(xié)議網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的熱能與CO2的密閉傳輸系統(tǒng)的設(shè)計

溫室效應(yīng)導(dǎo)致地球變暖，并帶來全球性的環(huán)境威脅。為了減少二氧化碳與其他溫室氣體的排放，許多國家都批準了《京都議定書》，這是一項關(guān)于氣候變化的國際條約，旨在通過削減溫室氣體排放量遏制全球氣候變暖。為了完成這項任務(wù)，荷蘭經(jīng)濟事務(wù)部首倡在2010年之前減少6%左右的COx排放量。而發(fā)啟之一就是ENECO Energie,一家總部位于荷蘭的能源供應(yīng)商。10年前，ENECO Energie公司建立了一套管線網(wǎng)絡(luò)，將其中一個電廠的熱能與二氧化碳分配至溫室。隨著時間的推移，連接各個溫室與位于鹿特丹的主控室的密閉傳輸系統(tǒng)變得陳舊過時，不再適用于當(dāng)前環(huán)境。采用租用電話線與光纖連接器的通信經(jīng)常中斷，而更換部件目前市場上也已不再提供。于是公司把目光投向了橫河電機及其STARDOM和FAST/TOOLS解決方案來更新網(wǎng)絡(luò)密閉傳輸系統(tǒng)，并改善其效率。

溫室

預(yù)期收益

借助于GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的安全且性價比高的遠程通信

與現(xiàn)有的組件完全兼容

借助互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的全功能維護以及信息查看

簽訂為期10年的服務(wù)協(xié)議，確保長期的售后服務(wù)

客戶概況

ENECO Energie是荷蘭的三大能源供應(yīng)商之一。公司在交通運輸、供電、供氣和供熱以及一些相關(guān)服務(wù)如計量、安裝與貨品計價領(lǐng)域，為共計200萬家商業(yè)與家庭客戶提供全方位的服務(wù)。

過程概述

位于荷蘭Capelle a/d IJssel地區(qū)的ROCA發(fā)電廠通過燃燒煤氣發(fā)電。這種發(fā)電過程會產(chǎn)生熱能和二氧化碳，對園藝來說這些排放物不可或缺并具有很高的價值。為了充分利用這一資源，ENECO Energie建立了一套熱能與二氧化碳管道網(wǎng)絡(luò)，將該電廠與Bleiswijk地區(qū)的 138個農(nóng)圃的各個溫室相連。為了控制熱能與二氧化碳的傳輸質(zhì)量，在每個溫室中安裝了一個控制器。

方案描述

系統(tǒng)配置

在對幾家供應(yīng)商進行信息評估之后，ENECO Energie選擇了橫河電機的提案，更換原有的熱能與二氧化碳密閉傳輸系統(tǒng)。

現(xiàn)場控制器

STARDOM FCN自主控制器安裝在現(xiàn)場原有的機柜中，以調(diào)節(jié)二氧化碳，并通過換熱器來調(diào)節(jié)熱能（溫度和供應(yīng)）。所有原有的現(xiàn)場設(shè)備都要與 FCN重新連接并繼續(xù)使用。Serial ASCII和MODBUS RTU協(xié)議用于同設(shè)備的通訊，程序組織單元（POU）庫用于存儲于FCN中的 MODBUS協(xié)議。

現(xiàn)場FCN

主控室的SCADA

數(shù)據(jù)采集與控制功能由主控室中的FAST/TOOLS進行操作。

SCADA窗口

通信方式

全球移動通信系統(tǒng)（GSM）最早應(yīng)用于移動技術(shù)，如今用于多個行業(yè)中的數(shù)據(jù)交換。通信分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）是GSM的擴展，支持分組數(shù)據(jù)傳輸。GPRS的優(yōu)勢在于設(shè)備總是在線且按數(shù)據(jù)流量計費。這樣就確保了相對高速而又低成本的穩(wěn)定的無線通信。但是，在使用這項技術(shù)時，有幾個問題必須首先得到解決：

1. PPP協(xié)議

為了能撥號接入，與GPRS調(diào)制解調(diào)器連接的設(shè)備必須通過電話線建立點對點協(xié)議（PPP）連接。STADOM控制器的JAVA功能采用PC架構(gòu)，使PPP連接得以建立。

2. IP地址獲取

當(dāng)建立了連接之后，一個設(shè)備基于IP地址與另一個設(shè)備進行通信。因此需要IP地址來驗證每臺設(shè)備。通過使用固定IP業(yè)務(wù)即可解決這一問題，但花費不菲。為了解決這個問題，每臺控制器發(fā)送業(yè)務(wù)提供商分配的動態(tài)IP地址信息至SCADA系統(tǒng)，該系統(tǒng)擁有一個固定的IP地址。通過采用這種機制，各 STARDOM控制器便無需固定IP地址，從而將總費用保持在一個較低水平上。

3. 網(wǎng)絡(luò)故障

無線密閉傳輸系統(tǒng)必須能在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時確保安全。SCADA系統(tǒng)持續(xù)采集所有的傳輸流量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)同樣通過控制器進行備份。在網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)時，SCADA加載控制器中備份的數(shù)據(jù)。

4. 異常報告

因為GPRS的通信資費根據(jù)數(shù)據(jù)流量確定，所以從SCADA側(cè)截取的常數(shù)數(shù)據(jù)并不適用。為了降低通信資費，系統(tǒng)借助異常通信方式報告，在這種方式中，數(shù)據(jù)只有改變時才從控制器側(cè)發(fā)送。

現(xiàn)場的本地人機接口（HMI）

本地服務(wù)人員通過訪問一個站點就能在現(xiàn)場查看維護信息。維護人員僅需使用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，而不無需為維護安裝其他軟件。

IE上的維護窗口

網(wǎng)站

FAST/TOOLS軟件包從主控室進行數(shù)據(jù)采集與控制，以基于網(wǎng)絡(luò)實施為特色，可以使用標準的瀏覽器作為控制系統(tǒng)接口。FAST/TOOLS還提供了ENECO網(wǎng)站的鏈接。各農(nóng)圃可以登錄該網(wǎng)站在線訂購熱能與二氧化碳，以及查看與他們自己的輸送站機能相關(guān)的各項重要參數(shù)。

結(jié) 論

通過使用標準的GPRS協(xié)議，橫河電機確保高度可靠的熱能與二氧化碳傳輸系統(tǒng)?；诰W(wǎng)絡(luò)專有技術(shù)的使用確保了菜農(nóng)也能在線訂購熱能、二氧化碳并在線瀏覽信息，從而減少了他們的工作量，并降低了在各個現(xiàn)場安裝專用軟件的成本。總而言之，獲得如下好處：

通過使用標準的GPRS網(wǎng)絡(luò)協(xié)議降低初始安裝與運行成本。

通過使新系統(tǒng)適應(yīng)原有組件降低了初始安裝成本。

通過在控制器上嵌入可重復(fù)使用的應(yīng)用軟件可進行低成本擴展。