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摘要：隨著無線電通訊技術(shù)的發(fā)展與普及，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)無線電通訊技術(shù)也被利用和重視起來，對(duì)于信號(hào)傳輸位置的不定、距離較遠(yuǎn)、布線施工不便和有線傳輸成本高昂等，應(yīng)用無線通訊技術(shù)具有重大優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：無線數(shù)據(jù)傳輸、渣緩冷場(chǎng)噴淋系統(tǒng)、回水廠系統(tǒng)、工業(yè)應(yīng)用

隨著現(xiàn)代化高速發(fā)展的步伐，計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、生產(chǎn)加工技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展也是突飛猛進(jìn)，工業(yè)自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展亦是日新月異，其可靠度和功能性也是大大提高。但隨著這種前進(jìn)的步伐基于有線網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)也體現(xiàn)出自身的不足之處，特別是在惡劣環(huán)境的施工現(xiàn)場(chǎng)或是高溫、易腐等的環(huán)境中更加體現(xiàn)出有線測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)的弊端；而且有線網(wǎng)絡(luò)測(cè)量系統(tǒng)的投資成本大、維護(hù)不方便，不利于成本回收等。因此無線電通訊測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)更能適應(yīng)現(xiàn)今工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的測(cè)量，因?yàn)槠渚哂薪M網(wǎng)靈活、擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)，維護(hù)方便、投資成本小等優(yōu)勢(shì)，這也是無線通訊技術(shù)逐步替代有線通訊技術(shù)的原因。本文主要闡述渣緩冷場(chǎng)噴淋系統(tǒng)中無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的應(yīng)用。

1無線傳輸技術(shù)介紹

無線傳輸系統(tǒng)可分為公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸和專網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。公網(wǎng)無線傳輸：GPRS，2G，3G，4G，5G等；專網(wǎng)無線傳輸：MDS數(shù)傳電臺(tái)，WiFi，ZigBee等。考慮到工業(yè)中的無線數(shù)據(jù)傳輸，都是采用的專網(wǎng)無線傳輸，且本文主要討論的是MDS數(shù)傳電臺(tái)。MDS數(shù)傳電臺(tái)無線傳輸系統(tǒng)采用DSP、前向糾錯(cuò)編碼、軟件無線電、數(shù)字調(diào)制，相干解調(diào)，Virterbi譯碼，均衡軟判決和表面貼片一體化設(shè)計(jì)等技術(shù)，提供高性能、高可靠，高穩(wěn)定的無線電臺(tái)。電臺(tái)提供標(biāo)準(zhǔn)232接口可直接與計(jì)算機(jī)、GPS接收機(jī)控制板連接。25Khz信道間隔空中數(shù)據(jù)傳輸速率為19200bps，10-6誤碼靈敏度-111dBm，收發(fā)轉(zhuǎn)換時(shí)間在7ms以內(nèi)，電臺(tái)其它指標(biāo)亦符合信息產(chǎn)業(yè)部的要求。MDS數(shù)傳電臺(tái)可以與PLC、RTU等數(shù)據(jù)終端相連接。

2應(yīng)用背景

渣包噴淋冷卻是冶金企業(yè)的一個(gè)重要工藝流程，在先前的多數(shù)企業(yè)中均采用的是有線控制，在實(shí)際運(yùn)行過程中主要存在以下幾點(diǎn)問題：①、渣包分布以及周圍冷卻設(shè)施分布范圍較大，考慮到渣包車通道影響，需要埋地敷設(shè)或者繞路架橋架敷設(shè)，施工難度大、成本高，也不便于今后的故障維修；②、渣包車司機(jī)無法實(shí)時(shí)監(jiān)控到各渣包冷卻狀態(tài)，僅能通過對(duì)講機(jī)溝通，效率低，且存在運(yùn)行隱患；③、所有運(yùn)行數(shù)據(jù)均需人工記錄，不便于生產(chǎn)的管控；基于以上幾點(diǎn)，針對(duì)我廠的渣緩冷場(chǎng)噴淋控制系統(tǒng)，采用無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。

3系統(tǒng)應(yīng)用

本系統(tǒng)由主站系統(tǒng)、5個(gè)車載系統(tǒng)和1個(gè)渣緩冷場(chǎng)回水控制系統(tǒng)組成。采用電臺(tái)無線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳送，結(jié)合先進(jìn)的可編程控制技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)方案，對(duì)各車載數(shù)據(jù)以及回水場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)施分析處理并通過數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，以供現(xiàn)場(chǎng)或相關(guān)部門參考查看。

3.1系統(tǒng)構(gòu)成

3.1.1主站系統(tǒng)接收處理來自回水場(chǎng)、車載系統(tǒng)存/取渣包的數(shù)據(jù)信息，并與中央DCS進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，同時(shí)DCS根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)緩冷工藝要求對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，寫入主站數(shù)據(jù)處理單元，之后由主站向回水場(chǎng)以及各個(gè)車載發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。

3.1.2回水場(chǎng)系統(tǒng)本系統(tǒng)主要由控制裝置與無線數(shù)據(jù)傳輸裝置構(gòu)成，控制裝置由西門子S7-300系列PLC及其模塊組成，無線數(shù)據(jù)傳輸裝置由無線發(fā)射電臺(tái)與吸盤天線組成。其中無線電臺(tái)與控制裝置進(jìn)行有線通訊，通訊方式為profibus，接口方式：RS232，通訊模塊為CP341。

3.1.3車載系統(tǒng)：由車載操作觸摸屏與數(shù)據(jù)傳送處理單元組成，渣車司機(jī)通過操作屏對(duì)站點(diǎn)“就位/倒包”進(jìn)行操作，同時(shí)接收主站發(fā)送的各渣包站點(diǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)更新渣包站點(diǎn)狀態(tài)畫面。當(dāng)存/取包時(shí)，設(shè)置相關(guān)數(shù)據(jù)，并等待主站查詢。當(dāng)主站查詢到本站時(shí)，發(fā)送存/取包數(shù)據(jù)。

3.2系統(tǒng)特點(diǎn)

3.2.1可靠性高系統(tǒng)采用了最可靠的數(shù)據(jù)處理器和無線數(shù)字傳輸電臺(tái)。工業(yè)化設(shè)計(jì)、性能可靠、故障率低，抗震動(dòng)、耐腐蝕、抗干擾能力強(qiáng)。

3.2.2功能齊全A、車載觸屏式按鍵操作，傳輸、通訊狀態(tài)指示；B、車載畫面組態(tài)簡(jiǎn)潔明了，站點(diǎn)分區(qū)域顯示，站點(diǎn)狀態(tài)實(shí)時(shí)更新；C、設(shè)計(jì)有空位、空冷、水冷、待倒、故障等狀態(tài)顯示，便于操作人員查看現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)狀態(tài)；D、設(shè)計(jì)有車輛編號(hào)、駕駛員編號(hào)（可手動(dòng)輸入），方便用戶生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)匯總；E、系統(tǒng)設(shè)置了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)、自動(dòng)控制方式，對(duì)回水場(chǎng)進(jìn)行全方面多元化的遠(yuǎn)程控制；F、數(shù)據(jù)采集變化趨勢(shì)圖，可直觀反映現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，同時(shí)方便用戶生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)匯總。

4無線通訊系統(tǒng)原理

本無線傳輸系統(tǒng)是由5套車載系統(tǒng)、1套回水場(chǎng)控制系統(tǒng)和1套主站系統(tǒng)組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)渣包緩冷現(xiàn)場(chǎng)閥門及現(xiàn)場(chǎng)渣包狀態(tài)的監(jiān)控。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、傳輸準(zhǔn)確平穩(wěn)。

4.1系統(tǒng)總體原理圖

如上圖所示。本系統(tǒng)由5個(gè)車載系統(tǒng)、1個(gè)回水系統(tǒng)和一個(gè)主站系統(tǒng)組成。車載系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)渣車渣包就位、倒包站點(diǎn)狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)發(fā)送，通過無線方式傳送至主站接收系統(tǒng)，同時(shí)接收來自主站系統(tǒng)對(duì)各個(gè)站點(diǎn)狀態(tài)信息的廣播。車載系統(tǒng)接收到來自主站的現(xiàn)場(chǎng)信息，由車載操作終端顯示。渣包車司機(jī)可以通過操作終端來判斷每個(gè)緩冷站點(diǎn)的狀態(tài)，便于及時(shí)方便的實(shí)現(xiàn)渣包就位、倒包操作。渣緩冷回水控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)回水場(chǎng)狀態(tài)信息實(shí)時(shí)發(fā)送，通過無線方式傳送至主站接收系統(tǒng)。主站接收系統(tǒng)根據(jù)中央DCS系統(tǒng)要求向回水控制系統(tǒng)發(fā)送回水場(chǎng)控制數(shù)據(jù)。主站系統(tǒng)與中央DCS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，由DCS系統(tǒng)就回水場(chǎng)控制系統(tǒng)、各個(gè)車載（渣包車）所傳送的狀態(tài)信息及工藝的設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)閥門、渣包狀態(tài)的監(jiān)控，同時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)寫入主站系統(tǒng)。

4.2主站系統(tǒng)

4.2.1系統(tǒng)組成如上圖所示，主站系統(tǒng)由數(shù)傳電臺(tái)、天線、數(shù)據(jù)處理器等組成。接收來自各個(gè)車載系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與DCS數(shù)據(jù)通訊。

4.2.2DCS通訊連接本系統(tǒng)采用西門子S7-200系列PLC與中央DCS實(shí)現(xiàn)modbus通訊方式連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)DCS對(duì)PLC的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)讀寫操作。

4.3車載系統(tǒng)

4.3.1系統(tǒng)組成如上圖所示，本系統(tǒng)有5套車載裝置，分別安裝于渣包車駕駛室，每套裝置都由數(shù)傳電臺(tái)（包括天線）、數(shù)據(jù)處理器和操作顯示器組成。

4.3.2DCS通訊連接本系統(tǒng)采用三菱FX系列PLC與中央DCS實(shí)現(xiàn)MODBUS通訊方式連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)DCS對(duì)PLC的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)讀寫操作。

4.4回水場(chǎng)控制系統(tǒng)

4.4.1系統(tǒng)組成如上圖所示，回水控制系統(tǒng)由數(shù)傳電臺(tái)、天線、數(shù)據(jù)處理器等組成。接收來自主站系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與DCS數(shù)據(jù)通訊。.

4.2DCS通訊連接

本系統(tǒng)采用西門子S7-300系列PLC與中央DCS實(shí)現(xiàn)MODBUS通訊方式連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)DCS對(duì)PLC的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)讀寫操作。

5應(yīng)用現(xiàn)狀以及前景

渣緩冷場(chǎng)無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)自使用以來，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定準(zhǔn)確，操作簡(jiǎn)單，方便渣包車司機(jī)進(jìn)倒包操作，提高現(xiàn)場(chǎng)工作效率，且運(yùn)行故障率低，維護(hù)成本少。無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在整套渣緩冷場(chǎng)噴淋系統(tǒng)中應(yīng)用很成功。前景：針對(duì)廠區(qū)內(nèi)經(jīng)常遭受雷擊，造成DP通訊損壞中斷，可以考慮利用無線通訊傳輸信號(hào)穩(wěn)定，故障率低等特點(diǎn)，應(yīng)用無線通訊技術(shù)取代現(xiàn)有DP通訊，確保DCS與子站通訊正常，可以最大幅度減少通訊故障，應(yīng)用前景廣泛。

參考文獻(xiàn)

[1]無線通訊技術(shù)在發(fā)電廠輸煤程控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].魏靜，張力，李書才.工業(yè)控制計(jì)算機(jī).2018（02）

[2]無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在斗輪機(jī)控制中的應(yīng)用[J].孫瑾.化工管理.2017（03）

作者：徐兆超 單位：銅陵有色冬瓜山銅礦