宋娅敏

（晋城金鼎天地煤机装备有限责任公司，山西 晋城 048000）

2020 年是我国蓝天保卫战3 年计划的收官之年，伴随着VOCs 相关政策标准管理体系的逐渐完善，VOCs 的减排与控制将继续延续精细化、规范化的发展方向。根据生态环境部下发的《重污染天气重点行业应急减排措施制定技术指南（2020年修订版）》（以下简称《应急减排措施》）中明确要求，重点行业的企业需按照应急减排措施对VOCs 环保设施进行升级改造，要求评级企业的VOCs 环保设施具备数据上传及参数记录功能，以满足运行过程的可追溯。目前，山西晋煤集团金鼎煤机矿业有限责任公司所有的VOCs环保装置均不具备数据上传功能，且在现有的老旧设备上进行线路改造的施工难度大。随着物联网的普及，选择通过物联网络对该公司的VOCs 环保设备数据监测进行升级改造[1-2]。

1 VOCs 环保设备升级改造存在的问题

由于山西晋煤集团金鼎煤机矿业有限责任公司下属子分公司较多，且各子分公司地理位置分散，VOCs 设备数量多，数据监测和存储的后台需放置于总部，与各子分公司的VOCs 设备距离较远，且设备附近无公用网络。该公司所有的VOCs 设备均需满足数据上传和记录保存功能，如选择传统的数据传输模式，采用以太网或者串口通信传输，然后传入该公司公用网络，与后台上位机连接。该方案需要对很多老旧的厂房挖沟走线，通信线路长，施工难度大，调试问题多，线路施工投资费用高，后期相应的维护成本也随之增加，且公用网采用的光缆和服务器多，数据交换网关复杂，如果公用网络出现问题，直接影响设备数据的后台监测。

2 基于无线透传模块数据上传的优势

随着近几年物联网的加速发展，无线模块在工业控制数据上传领域应用越来越多，无线模块与传统的线路通信相比，寿命周期长，稳定性能好，传输效率高，维护简易直观，施工难度小。只需将本地控制器的通信口与无线透传模块相连，通过流量卡接入移动公司4G 网络，通过服务器转发至上位机即可完成数据交换功能，可大大缩短施工周期，减低改造成本，减少后期的维护费用。由于《应急减排措施》中要求各公司完成评级的时间很短，基于成本和施工效率考虑，山西晋煤集团金鼎煤机矿业有限责任公司下属子分公司所有的VOCs 环保设备升级改造项目选择使用无线网络进行数据上传。该项目使用的无线透传模块为工业级4G 模块DTU500，该模块利用移动公司流量卡、基站、云转发服务器和公司的公用网络，实现了VOCs 环保设施与远程上位机的无线连接，具有网络覆盖范围广、组网灵活方便、运行成本低等优点。

3 无线透传模块在VOCs 设备中的应用方案

3.1 数据上传总体方案

该项目采用西门子SMART系列作为控制核心，采集环保装置的各类传感器信号，本地显示采用昆仑通态的7 寸组态屏TPC7021Ex，PLC 与显示屏采用以太网口连接。为了减少流量的使用，数据转发采用485 通信，TPC7021Ex 与无线模块DTU500 的DB9 串口相连，显示屏通过485 通信将数据转发至DTU500。上位机通过云转发服务器和虚拟串口软件，利用云端实现数据的收发。无线上传方案如图1。

图1 无线上传方案

3.2 无线模块地址设置

（1）安装DTU5XXCfg 软件，对DTU 模块进行参数设置，更改对应IP 地址，找到设备。

① 设备默认地址：192.168.1.5（依次修改，避免重复）。

② Lan 里面修改（电脑IP 和设备IP 在同一个网络搜索，修改）。

③ 修改完之后，重启设备。

（2）无线模块上传参数配置

① 参数上传通过云服务器转发，模块网络的远程地址应按图2 进行设置，使得无线模块硬件与云服务器建立网络。

② 模块485 串口通信参数按图3 进行设置，与触摸屏通信参数保持一致，使触摸屏和无线模块建立串口通信。

图2 云转发地址设置

图3 串口参数设置

3.3 云服务器添加设备

（1） 登 录 服 务 器 网 址http://zf.zzjiechen.com:8080/。

（2）将无线模块出厂的ID 添加至服务器，需建立两组序列号：一组为设备真实的序列号，一组为10 位序列号。

（3）按图4 添加转发信息，与序列号对应，也需建立两组（相互交叉转发即可）。

图4 转发信息设置

（4）添加设备过程中需注意几点：① 为了保证通讯正常，需要添加一个虚拟的设备，与实际存在的设备建立转发关系。因此一台设备需要添加两份设备信息，一份是真实存在的设备的信息，另外一套是虚拟设备的信息。② 平台默认的“设备编号”是10 位或者22 位。DTU4G 设备ID 一般为18 位，即粘贴在DTU 左侧面的设备ID。③ 在添加真实设备信息过程中，输入18 位设备ID 编号即可，提交成功后系统会显示22 位的设备编号，不足22 位部分会以0 补齐。④ 在添加虚拟设备信息时，为了和真实设备明显区分，一般会将“设备编号”设为10位，在使用时可根据自己需要，设置为能明确区分的名称。

图5 虚拟串口参数

3.4 设置虚拟串口

上位机安装串口服务管理软件ComVirt，建立虚拟串口，参照配置的数据要求对各项参数设置，添加虚拟串口COM3，如图5。

参数设置完毕后，串口COM3 显示已连接，上位机即可通过虚拟串口读取本地显示屏的各项参数，将数据存储至硬盘，保证设备的各项运行记录追溯周期达一年以上，并可对设备进行远程监控。该项目还可满足将设备运行参数上传至环保平台，可随时监测设备的运行状态，发现不符合使用条件，可直接远程操作，停止设备运行。

4 效果应用分析

该公司通过无线透传模块已将全部的VOCs 环保设备进行远程监测，实现了异地多台设备的集中管理，节约了大量的施工布线、网关转换、远程调试等环节，做到了低成本、高效率，在要求的时间内完成了所有涉及设备的升级改造工作。

在工序管控方面，减少了人力投入，各类纸质文件的记录报表，通过远程服务器实现工艺管控，实现了设备的集中管理、远程诊断。

5 结语

物联网络涉及的工业控制领域越来越广，本项目选用的数据上传方案也可运用于该公司的其他设备上，为公司管理和监管部门巡查均可提供方便。通过有线网络向无线网络的跨接，越来越多的设备实现了远程诊断和故障监测，无需到现场即可了解设备所有的运行状态，解决现场出现的各类故障，这也是未来工业控制的发展趋势。