使用GPRS协议网络技术的热能与CO2的密闭传输系统的设计

温室效应导致地球变暖，并带来全球性的环境威胁。为了减少二氧化碳与其他温室气体的排放，许多国家都批准了《京都议定书》，这是一项关于气候变化的国际条约，旨在通过削减温室气体排放量遏制全球气候变暖。为了完成这项任务，荷兰经济事务部首倡在2010年之前减少6%左右的COx排放量。而发启之一就是ENECO Energie,一家总部位于荷兰的能源供应商。10年前，ENECO Energie公司建立了一套管线网络，将其中一个电厂的热能与二氧化碳分配至温室。随着时间的推移，连接各个温室与位于鹿特丹的主控室的密闭传输系统变得陈旧过时，不再适用于当前环境。采用租用电话线与光纤连接器的通信经常中断，而更换部件目前市场上也已不再提供。于是公司把目光投向了横河电机及其STARDOM和FAST/TOOLS解决方案来更新网络密闭传输系统，并改善其效率。

温室

预期收益

借助于GPRS无线网络的安全且性价比高的远程通信

与现有的组件完全兼容

借助互联网实现基于网络的全功能维护以及信息查看

签订为期10年的服务协议，确保长期的售后服务

客户概况

ENECO Energie是荷兰的三大能源供应商之一。公司在交通运输、供电、供气和供热以及一些相关服务如计量、安装与货品计价领域，为共计200万家商业与家庭客户提供全方位的服务。

过程概述

位于荷兰Capelle a/d IJssel地区的ROCA发电厂通过燃烧煤气发电。这种发电过程会产生热能和二氧化碳，对园艺来说这些排放物不可或缺并具有很高的价值。为了充分利用这一资源，ENECO Energie建立了一套热能与二氧化碳管道网络，将该电厂与Bleiswijk地区的 138个农圃的各个温室相连。为了控制热能与二氧化碳的传输质量，在每个温室中安装了一个控制器。

方案描述

系统配置

在对几家供应商进行信息评估之后，ENECO Energie选择了横河电机的提案，更换原有的热能与二氧化碳密闭传输系统。

现场控制器

STARDOM FCN自主控制器安装在现场原有的机柜中，以调节二氧化碳，并通过换热器来调节热能（温度和供应）。所有原有的现场设备都要与 FCN重新连接并继续使用。Serial ASCII和MODBUS RTU协议用于同设备的通讯，程序组织单元（POU）库用于存储于FCN中的 MODBUS协议。

现场FCN

主控室的SCADA

数据采集与控制功能由主控室中的FAST/TOOLS进行操作。

SCADA窗口

通信方式

全球移动通信系统（GSM）最早应用于移动技术，如今用于多个行业中的数据交换。通信分组无线业务（GPRS）是GSM的扩展，支持分组数据传输。GPRS的优势在于设备总是在线且按数据流量计费。这样就确保了相对高速而又低成本的稳定的无线通信。但是，在使用这项技术时，有几个问题必须首先得到解决：

1. PPP协议

为了能拨号接入，与GPRS调制解调器连接的设备必须通过电话线建立点对点协议（PPP）连接。STADOM控制器的JAVA功能采用PC架构，使PPP连接得以建立。

2. IP地址获取

当建立了连接之后，一个设备基于IP地址与另一个设备进行通信。因此需要IP地址来验证每台设备。通过使用固定IP业务即可解决这一问题，但花费不菲。为了解决这个问题，每台控制器发送业务提供商分配的动态IP地址信息至SCADA系统，该系统拥有一个固定的IP地址。通过采用这种机制，各 STARDOM控制器便无需固定IP地址，从而将总费用保持在一个较低水平上。

3. 网络故障

无线密闭传输系统必须能在网络发生故障时确保安全。SCADA系统持续采集所有的传输流量数据，这些数据同样通过控制器进行备份。在网络故障恢复时，SCADA加载控制器中备份的数据。

4. 异常报告

因为GPRS的通信资费根据数据流量确定，所以从SCADA侧截取的常数数据并不适用。为了降低通信资费，系统借助异常通信方式报告，在这种方式中，数据只有改变时才从控制器侧发送。

现场的本地人机接口（HMI）

本地服务人员通过访问一个站点就能在现场查看维护信息。维护人员仅需使用网络浏览器，而不无需为维护安装其他软件。

IE上的维护窗口

网站

FAST/TOOLS软件包从主控室进行数据采集与控制，以基于网络实施为特色，可以使用标准的浏览器作为控制系统接口。FAST/TOOLS还提供了ENECO网站的链接。各农圃可以登录该网站在线订购热能与二氧化碳，以及查看与他们自己的输送站机能相关的各项重要参数。

结 论

通过使用标准的GPRS协议，横河电机确保高度可靠的热能与二氧化碳传输系统。基于网络专有技术的使用确保了菜农也能在线订购热能、二氧化碳并在线浏览信息，从而减少了他们的工作量，并降低了在各个现场安装专用软件的成本。总而言之，获得如下好处：

通过使用标准的GPRS网络协议降低初始安装与运行成本。

通过使新系统适应原有组件降低了初始安装成本。

通过在控制器上嵌入可重复使用的应用软件可进行低成本扩展。