企業(yè)熱網(wǎng)區(qū)域控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種企業(yè)熱網(wǎng)區(qū)域控制器，包括CPU以及與其連接的存儲器、時鐘模塊、數(shù)字I/O模塊、模擬I/O模塊以及WIA-PA無線模塊，數(shù)字I/O模塊、模擬I/O模塊與二次儀表連接，它將多個二次儀表所進(jìn)行數(shù)據(jù)聚合后的數(shù)據(jù)，經(jīng)WIA-PA無線模塊，以設(shè)定的發(fā)包時間間隔通過WIA-PA網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給與WIA-PA網(wǎng)絡(luò)相連的分散控制系統(tǒng)/可編程控制器DCS/PLC系統(tǒng)，在現(xiàn)場參數(shù)變化和不滿足設(shè)定時根據(jù)接收到的分散控制系統(tǒng)/可編程控制器DCS/PLC系統(tǒng)的指令進(jìn)行自動實時設(shè)定。本發(fā)明能夠應(yīng)用數(shù)據(jù)聚合技術(shù)，并通過合理設(shè)定發(fā)包時間間隔，使WIA-PA無線模塊的吞吐量提高到每秒1600字節(jié)，在不限制WIA-PA網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的情況下，提高了發(fā)送吞吐量和數(shù)據(jù)的實時性。
【專利說明】企業(yè)熱網(wǎng)區(qū)域控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種企業(yè)熱網(wǎng)區(qū)域控制器，屬于工業(yè)自動化控制【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]熱網(wǎng)作為企業(yè)暖通系統(tǒng)重要組成部分在供暖方面有著重要地位。電力、化工等企業(yè)一般規(guī)模較大，熱負(fù)荷大而且各個功能建筑較為分散，系統(tǒng)沒有統(tǒng)一的分配管理。這樣就導(dǎo)致各個建筑在供熱時負(fù)荷不均勻，熱量在整個管網(wǎng)系統(tǒng)中不能按需分配，出現(xiàn)距熱源近的建筑很熱、距熱源遠(yuǎn)的地方很冷等情況，供熱效果不很理想，也不利于節(jié)能。
[0003]WIA-PA無線模塊發(fā)包間隔時間越短，單位時間內(nèi)的吞吐量就越大。但是，發(fā)包間隔過小，WIA-PA網(wǎng)絡(luò)規(guī)模將會受到限制。
[0004]數(shù)據(jù)聚合技術(shù)能將控制器所連接的多個二次儀表的數(shù)據(jù)整合后，發(fā)送給WIA-PA網(wǎng)關(guān)和DCS/PLC系統(tǒng)，但是該技術(shù)一定程度影響數(shù)據(jù)的實時性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的就是要克服上述缺點，提供一種企業(yè)熱網(wǎng)區(qū)域控制器，能對供熱網(wǎng)中的每個熱網(wǎng)功能建筑(用戶)內(nèi)的熱負(fù)荷、溫度、管網(wǎng)閥門控制、熱源以及熱水換熱站的用蒸汽或熱水參數(shù)集中采集，并將采集數(shù)據(jù)通過WIA-PA工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給分散控制系統(tǒng)/可編程控制器DCS/PLC系統(tǒng)，并在現(xiàn)場參數(shù)變化和不滿足設(shè)定時接受分散控制系統(tǒng)/可編程控制器DCS/PLC系統(tǒng)的命令對現(xiàn)場進(jìn)行自動實時設(shè)定；同時兼顧WIA-PA網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、WIA-PA無線模塊發(fā)送吞吐量以及WIA-PA無線模塊發(fā)送數(shù)據(jù)的實時性。
[0006]為實現(xiàn)該目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案是:
企業(yè)熱網(wǎng)區(qū)域控制器，包括CPU以及與其連接的存儲器、時鐘模塊、數(shù)字I/O模塊、模擬I/o模塊以及WIA-PA無線模塊，所述數(shù)字I/O模塊、模擬I/O模塊與二次儀表連接，其特征在于，它將多個二次儀表所進(jìn)行數(shù)據(jù)聚合后的數(shù)據(jù)，經(jīng)WIA-PA無線模塊，以設(shè)定的發(fā)包時間間隔通過WIA-PA網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給與WIA-PA網(wǎng)絡(luò)相連的分散控制系統(tǒng)/可編程控制器DCS/PLC系統(tǒng)，在現(xiàn)場參數(shù)變化和不滿足設(shè)定時根據(jù)接收到的分散控制系統(tǒng)/可編程控制器DCS/PLC系統(tǒng)的指令進(jìn)行自動實時設(shè)定。
[0007]數(shù)字I/O模塊包括數(shù)字輸入I/O模塊和數(shù)字輸出I/O模塊，模擬I/O模塊包括模擬輸入I/o模塊和模擬輸出I/O模塊。
[0008]所述二次儀表包括:流量積算儀、壓力變送器和溫度變送器。
[0009]所述數(shù)字輸入I/O模塊、數(shù)字輸出I/O模塊通過RS232或RS485接口與二次儀表連接，模擬輸入I/o模塊、模擬輸出I/O模塊通過模擬輸入接口、模擬輸出接口與二次儀表連接。
[0010]當(dāng)二次儀表具有至少兩個用戶應(yīng)用對象時，通過二次儀表的聚合和解聚功能啟用標(biāo)志啟用數(shù)據(jù)聚合機(jī)制；當(dāng)WIA-PA網(wǎng)絡(luò)的路由設(shè)備接收到所述區(qū)域控制器發(fā)送的至少兩個二次儀表的數(shù)據(jù)包時，通過路由設(shè)備的聚合和解聚功能啟用標(biāo)志啟用路由設(shè)備的包聚合機(jī)制。
[0011]WIA-PA無線模塊的發(fā)包間隔為50ms，步進(jìn)50ms。
[0012]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能夠應(yīng)用數(shù)據(jù)聚合技術(shù)，并通過合理設(shè)定發(fā)包時間間隔，使WIA-PA無線模塊的吞吐量提高到每秒1600字節(jié)，在不限制WIA-PA網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的情況下，提高了發(fā)送吞吐量和數(shù)據(jù)的實時性。
[0013]采用WIA-PA網(wǎng)絡(luò)相比GPRS不同，GPRS它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，適用于遠(yuǎn)距離傳輸，如5~10公里以上具有優(yōu)勢明顯。但由于依靠通信運營商的信號基站進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋，并且每個熱網(wǎng)控制器都會租用一個數(shù)據(jù)流量卡傳輸數(shù)據(jù)，如果網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大會產(chǎn)生高額的信息流量使用費；而WIA-PA網(wǎng)絡(luò)適用于2公里以內(nèi)的小區(qū)范圍，無需手機(jī)信號覆蓋、無需交納信息流量使用費。企業(yè)內(nèi)部的熱網(wǎng)的距離往往在2公里以內(nèi)，適宜采用WIA-PA網(wǎng)絡(luò)，長期運行能大大降低運行成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)框圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的安裝示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的企業(yè)熱網(wǎng)末端區(qū)域建筑物室溫的控制原理圖。
[0017]圖4是本發(fā)明的企業(yè)熱網(wǎng)熱換站區(qū)域二次水溫的控制原理圖。
[0018]圖5是本發(fā)明的企業(yè)熱網(wǎng)熱換站區(qū)域二次水溫的雙泵故障互投流程圖。
[0019]圖6是本發(fā)明的現(xiàn)場數(shù)據(jù)的時序圖。

【具體實施方式】
[0020]參見圖1，企業(yè)熱網(wǎng)區(qū)域控制器，包括CPU以及與其連接的存儲器、時鐘模塊、數(shù)字I/o模塊、模擬I/O模塊以及WIA-PA無線模塊，數(shù)字I/O模塊、模擬I/O模塊與二次儀表連接，數(shù)字I/o模塊包括數(shù)字輸入I/O模塊和數(shù)字輸出I/O模塊，模擬I/O模塊包括模擬輸入I/o模塊和模擬輸出I/O模塊。數(shù)字輸入I/O模塊、數(shù)字輸出I/O模塊通過RS232或RS485接口與二次儀表連接，模擬輸入I/O模塊、模擬輸出I/O模塊通過模擬輸入接口、模擬輸出接口與二次儀表連接。二次儀表包括流量積算儀、壓力變送器和溫度變送器。
[0021]本發(fā)明將多個二次儀表所進(jìn)行數(shù)據(jù)聚合后的數(shù)據(jù)，經(jīng)WIA-PA無線模塊，以設(shè)定的發(fā)包時間間隔通過WIA-PA網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給與WIA-PA網(wǎng)絡(luò)相連的分散控制系統(tǒng)/可編程控制器DCS/PLC系統(tǒng)，在現(xiàn)場參數(shù)變化和不滿足設(shè)定時根據(jù)接收到的分散控制系統(tǒng)/可編程控制器DCS/PLC系統(tǒng)的指令進(jìn)行自動實時設(shè)定，參見圖6。
[0022]WIA-PA網(wǎng)絡(luò)支持兩級聚合機(jī)制，以減少數(shù)據(jù)包傳輸?shù)臄?shù)量:
數(shù)據(jù)聚合:當(dāng)二次儀表具有至少兩個用戶應(yīng)用對象時，通過二次儀表的聚合和解聚功能啟用標(biāo)志啟用數(shù)據(jù)聚合機(jī)制；
包聚合:當(dāng)WIA-PA網(wǎng)絡(luò)的路由設(shè)備接收到所述區(qū)域控制器發(fā)送的至少兩個二次儀表的數(shù)據(jù)包時，通過路由設(shè)備的聚合和解聚功能啟用標(biāo)志啟用路由設(shè)備的包聚合機(jī)制，以減少通信頻率，提高網(wǎng)絡(luò)效率。
[0023]聚合功能由二次儀表的數(shù)據(jù)聚合對象DAGO和路由設(shè)備的包聚合對象PAGO完成，兩類聚合對象的參數(shù)由網(wǎng)絡(luò)管理者配置。
[0024]聚合功能的配置過程如下:
NM通過讀取二次儀表和路由設(shè)備聚合和解聚功能支持標(biāo)志AGGSupportFlag判斷設(shè)備是否實現(xiàn)聚合功能。
[0025]匪將支持聚合功能的路由設(shè)備MIB中的聚合和解聚功能啟用標(biāo)志AGGEnableFlag置1，并為路由設(shè)備分配包聚合VCR (虛擬通信關(guān)系)。聚合周期設(shè)為簇內(nèi)二次儀表的最小數(shù)據(jù)更新周期，記錄為AggPer1d。到達(dá)聚合周期后，路由設(shè)備將所有接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行聚合后發(fā)送給網(wǎng)關(guān)設(shè)備的DGO (解聚對象)；
匪將支持聚合功能的二次儀表MIB中的聚合和解聚功能啟用標(biāo)志AGGEnableFlag置1，并為二次儀表分配數(shù)據(jù)聚合VCR。聚合周期設(shè)為二次儀表內(nèi)的最小數(shù)據(jù)更新周期，記錄為AggPer1d0到達(dá)聚合周期后，二次儀表將所有UAO的P/S類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合后發(fā)送給路由設(shè)備。
[0026]針對二次儀表和路由設(shè)備是否啟用聚合功能，做以下處理:
如果二次儀表信息庫中的聚合和解聚功能啟用標(biāo)志為0，則該二次儀表不啟用聚合功能。不啟用聚合功能的二次儀表利用預(yù)分配的非聚合VCR所對應(yīng)的RouteID將數(shù)據(jù)發(fā)送給路由設(shè)備。如果路由設(shè)備信息庫中的聚合和解聚功能啟用標(biāo)志AGGEnableFlag也為O，則路由設(shè)備利用該RouteID將接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)關(guān)設(shè)備。
[0027]如果二次儀表具有多個UAO且信息庫中的聚合和解聚功能啟用標(biāo)志AGGEnableFlag為1，則UAO將P/S類型的數(shù)據(jù)發(fā)送給DMAP (設(shè)備管理應(yīng)用進(jìn)程)內(nèi)的DAGO(數(shù)據(jù)聚合對象);DAG0計算需要聚合的數(shù)據(jù)長度，且在到達(dá)聚合周期后的格式將多個UAO的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合；聚合結(jié)束后，DAGO將聚合后的數(shù)據(jù)發(fā)送給ASL (應(yīng)用子層)，由ASL負(fù)責(zé)將聚合后的數(shù)據(jù)加載ASL包頭，且將ASL包頭的包類型置為Obll，表示為聚合包；二次儀表將在ASL形成的聚合包利用數(shù)據(jù)聚合VCR所對應(yīng)的RouteID發(fā)送給路由設(shè)備；當(dāng)路由設(shè)備接收到二次儀表的包且路由設(shè)備的聚合和解聚功能啟用標(biāo)志AGGEnableFlag為0，則路由設(shè)備網(wǎng)絡(luò)層利用該包的RouteID將接收到的包直接轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)關(guān)設(shè)備。
[0028]如果路由設(shè)備信息庫中的聚合和解聚功能啟用標(biāo)志AGGEnableFlag為1，則路由設(shè)備讀取接收到的包的網(wǎng)絡(luò)層包頭，按照收到包的網(wǎng)絡(luò)層包頭P/S標(biāo)志判斷收到的數(shù)據(jù)是否可以聚合。判斷準(zhǔn)則如下:
如果為P/s類型的包，可聚合；其他類型不聚合。
[0029]如果收到的包可被聚合，則路由設(shè)備將該包的源地址以及網(wǎng)絡(luò)層載荷傳送給DMAP內(nèi)的PAGO (包聚合對象)；在一個超幀周期內(nèi)，以收到的第一個可聚合的包為起始時間，直到網(wǎng)絡(luò)管理者為路由設(shè)備預(yù)先分配的聚合包發(fā)送時隙止，DMAP聚合可以聚合的包；DMAP查找VCR表中聚合類型為包聚合VCR對應(yīng)的RouteID后，將聚合后的數(shù)據(jù)、包聚合VCR對應(yīng)的RouteID傳給NL (網(wǎng)絡(luò)層);NL利用該RouteID將聚合后的包發(fā)送給網(wǎng)關(guān)設(shè)備。如果聚合后的包長度超出網(wǎng)絡(luò)層的最大數(shù)據(jù)包長度，則利用網(wǎng)絡(luò)層的分段功能將包分段后通過包聚合VCR對應(yīng)的RouteID發(fā)送給網(wǎng)關(guān)設(shè)備。
[0030]WIA-PA無線模塊的發(fā)包間隔最快可達(dá)50ms,步進(jìn)50ms。
[0031]網(wǎng)絡(luò)時隙長度為7.8125ms，超幀長度為256時，為保證某節(jié)點發(fā)送間隔為50ms，即平均50/7.8125=6.4個時隙，有一次發(fā)送機(jī)會；256個時隙的超幀長度內(nèi)，要有256/6.4=40次發(fā)送機(jī)會，即超幀內(nèi)應(yīng)分給該節(jié)點40個發(fā)送數(shù)據(jù)的時隙，可滿足該節(jié)點50ms的發(fā)送間隔，且該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)最多可容納5個此類節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模；快速的發(fā)送間隔可以實時傳輸大數(shù)據(jù)量的應(yīng)用數(shù)據(jù)，可以可靠、實時地傳輸應(yīng)用數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，適應(yīng)多點監(jiān)控的復(fù)雜應(yīng)用；
企業(yè)熱網(wǎng)末端區(qū)域建筑物室溫的控制原理:在兩個模擬輸入接口各接入一個供回水溫度傳感器和末端區(qū)域流量傳感器，模擬輸出接口連接末端區(qū)域調(diào)節(jié)閥。參見圖3，根據(jù)設(shè)計的熱負(fù)荷設(shè)定值以及通過供回水溫度傳感器得到的供回水溫度、末端區(qū)域流量傳感器得到的流量計算出的熱負(fù)荷，經(jīng)過PID運算后驅(qū)動調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)末端區(qū)域調(diào)節(jié)閥開度的控制。
[0032]企業(yè)熱網(wǎng)換熱站區(qū)域二次水溫的控制原理:在三個模擬輸入接口各接入一個熱網(wǎng)換熱站二次供回水管水溫變送器，模擬輸出接口接熱網(wǎng)換熱站一次蒸汽調(diào)節(jié)閥，在三個RS232或RS485接口各接入一個二次循環(huán)泵，編號為1#，2#和3#，在一個RS232或RS485接口接二次循環(huán)泵遠(yuǎn)程啟動接點。參見圖4，通過二次供回水管水溫變送器得到的二次供水的實際溫度和設(shè)定的二次供水溫度，經(jīng)PID運算后驅(qū)動依次蒸汽調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器，實現(xiàn)蒸汽調(diào)節(jié)閥開度的控制。為防止二次循環(huán)水泵故障，可實現(xiàn)雙泵故障互投，參見圖5。
[0033]根據(jù)實際的現(xiàn)場情況，本發(fā)明可以選擇不同的安裝方式:室外采用抱桿安裝，如沒有條件抱桿安裝時，應(yīng)用壁掛安裝方式，采用天線背板I和U型箍2將天線3架高在天線支架4上，參見圖2。本發(fā)明的所有外部接口完成連接后需要用防水膠帶或防水膠泥做密封處理。
【權(quán)利要求】
1.企業(yè)熱網(wǎng)區(qū)域控制器，包括CPU以及與其連接的存儲器、時鐘模塊、數(shù)字I/O模塊、模擬I/o模塊以及WIA-PA無線模塊，所述數(shù)字I/O模塊、模擬I/O模塊與二次儀表連接，其特征在于，它將多個二次儀表所進(jìn)行數(shù)據(jù)聚合后的數(shù)據(jù)，經(jīng)WIA-PA無線模塊，以設(shè)定的發(fā)包時間間隔通過WIA-PA網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給與WIA-PA網(wǎng)絡(luò)相連的分散控制系統(tǒng)/可編程控制器DCS/PLC系統(tǒng)，在現(xiàn)場參數(shù)變化和不滿足設(shè)定時根據(jù)接收到的分散控制系統(tǒng)/可編程控制器DCS/PLC系統(tǒng)的指令進(jìn)行自動實時設(shè)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的企業(yè)熱網(wǎng)區(qū)域控制器，其特征在于:數(shù)字I/O模塊包括數(shù)字輸入I/O模塊和數(shù)字輸出I/O模塊，模擬I/O模塊包括模擬輸入I/O模塊和模擬輸出I/O模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的企業(yè)熱網(wǎng)區(qū)域控制器，其特征在于:所述二次儀表包括:流量積算儀、壓力變送器和溫度變送器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的企業(yè)熱網(wǎng)區(qū)域控制器，其特征在于:所述數(shù)字輸入I/O模塊、數(shù)字輸出I/O模塊通過RS232或RS485接口與二次儀表連接，模擬輸入I/O模塊、模擬輸出I/O模塊通過模擬輸入接口、模擬輸出接口與二次儀表連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的企業(yè)熱網(wǎng)區(qū)域控制器，其特征在于:當(dāng)二次儀表具有至少兩個用戶應(yīng)用對象時，通過二次儀表的聚合和解聚功能啟用標(biāo)志啟用數(shù)據(jù)聚合機(jī)制；當(dāng)WIA-PA網(wǎng)絡(luò)的路由設(shè)備接收到所述區(qū)域控制器發(fā)送的至少兩個二次儀表的數(shù)據(jù)包時，通過路由設(shè)備的聚合和解聚功能啟用標(biāo)志啟用路由設(shè)備的包聚合機(jī)制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的企業(yè)熱網(wǎng)區(qū)域控制器，其特征在于=WIA-PA無線模塊的發(fā)包間隔為50ms，步進(jìn)50ms。
【文檔編號】G05B19/418GK104503391SQ201410703543
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月30日
【發(fā)明者】韓卡, 王金良, 王鵬, 葛連鋒, 張 杰, 李晗, 郭紅慧 申請人:河南省電力勘測設(shè)計院