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1可行性分析

此無線網絡采用先進的工業級無線收發模塊，利用跳頻擴頻技術(FHSS)和時分多路(TDMA)控制網絡架構確保可靠地傳送所有模擬量數據和數字量信號。無線通訊采用了早先應用于軍事通訊的跳頻擴頻(FHSS)技術，具有極強的抗干擾能力。網關與節點之間的通訊頻率依據隨機序列碼生成的跳頻表周期性地在不同頻率之間跳變。這樣不僅可以避免受到其他同頻率無線信號的干擾，而且也不會對其他無線信號產生干擾，極大地提高了無線的現場生存能力。為進一步確保通訊可靠，還采用了循環冗余校驗（CRC），所有網絡設備都采用CRC進行數據和確認信息準確性的校驗。為了避免網絡沖突，采用時分多址（TDMA）技術，給每個節點分配一個通訊時隙，確保節點與網關之間循環不間斷連接。無線網絡運行期間，網關會周期性地發出查詢命令，檢查每一個節點的工作狀態，同時確認兩者之間的無線鏈路正常可用。網關實時偵測與每個節點之間的無線鏈路的狀態，設備間進行雙向通訊一旦發現中斷，除提供相應故障代碼以做提示外，相應節點的輸出端可以輸出用戶預先定義好的狀態。當無線鏈路重建后又能自動回復到正常運行狀態，最大程度上保障現場設備安全。解決了信號的傳遞問題，還需要重視供電問題。這里有兩個方案，一是旋轉部分采用大的鋰電池供電，根據現場儀表數量三個月左右需更換備用電池一次，還面臨電池充放電次數問題等。二是采用磁感應式耦合器，體積像兩只對著的接近開關，其有出類拔萃的應用靈活性和體積小巧性，以非接觸方式可靠地傳遞電能。產品能利用5mm的氣隙，以非接觸方式可靠高效地傳輸電源能量，防護等級達到IP67，而且無需保養，因為不會再產生機械磨損，小巧安裝靈活方便,，確定采用此方式。

2改造方案實施

改造的核心是“集中噴吹二氧化碳，定數排放酒缸上部氣相區，酒缸液位自控。”所謂集中噴吹二氧化碳是指把二氧化碳背壓管在酒缸內分三段，三斷管下部開孔位置高度和酒針關閉位置一致，一個空對應一個閥位，三段管路各有一只噴吹電磁閥根據灌裝位置循環動作，在背壓開始位置打開，灌裝結束時關閉，也就是此間斷的噴吹閥打開噴吹，過了此間斷立即關閉，三只閥循環往復即保證背壓灌裝效果又節約二氧化碳的流量，同時減輕了酒缸背壓自控閥的波動，由無線節點模塊輸出點精確控制。所謂定數排放酒缸上部氣相區是指酒缸上部氣相區不純凈的二氧化碳根據灌裝啤酒的數量定數收集排放，由一只電磁閥總控制，由無線節點模塊數字輸出點控制。灌裝機酒缸液位能否自動、精確控制又是衡量灌裝質量好壞的關鍵環節。液位太低灌裝啤酒的液位偏低，液位太高灌出的啤酒全是沫，所以灌裝機酒缸液位的自動調節是灌裝機自動控制部分的一個重要環節。這里采用電容式液位變送器精確采樣酒缸液位高度，通過無線節點模塊模擬量輸入點發送4~20mA信號到電氣柜，無線網關模塊接收并轉入PLC控制系統，經PID運算控制灌裝機進酒量，采樣值達到0.6毫秒，達到精確控制酒缸液位高度。見架構圖：

3控制要點

3.1定數排放酒缸上部氣相區。編程時根據進瓶接近開關感應到的進瓶數量也就是灌裝啤酒的實際數量，作灌裝數量控制，如計數到6000瓶排放一次，這樣會避免灌裝機空轉時此排放閥誤打開。機器停止計數器保持再次運轉則又繼續計數，這樣既能保證氣相區的純度，又能節約二氧化碳。

3.2集中噴吹二氧化碳三段管道。要精準達到背壓位置打開，下酒結束時關閉，應用時使用兩只接近開關實現，一只放在背壓開始位置另一只放在灌裝結束位置。一只接近開關怎樣準確判斷三根二氧化碳噴吹管的位置呢？編程小竅門是首先確定1號管上有1個感應鐵，2號管有2個感應鐵，3號管有3個感應鐵，對應管上的閥門號則是1號、2號、3號，當灌裝機旋轉時接近開關位置固定1號管到達時則收到1個脈沖，2號管到達時則收到2個脈沖，3號管到達時則收到3個脈沖，程序分別用三個計數器分別計數C1計數1次、C2計數2次、C3計數3次。以2號管為例介紹，當2號管到達時，C1和C2都計數到接通，C1自鎖導通Y1噴吹閥，C2自鎖導通Y2噴吹閥，同時Y2常閉點串入Y1自鎖回路，則Y1不會輸出，也就是說不管計數器全部接通否，最后高計數（對應閥號）優先，這樣就實現了一個接近開關在不同位置打開不同的噴吹閥。另一只接近開關負責只要感應到噴吹管的到來就關閉噴吹閥，保證灌裝區間的準確性。

3.3無線網關和節點的數字點D01設置成無線連接中斷時輸出報警信號，警示操作者無線連接中斷并進入停機狀態。當異常發生時，無線網關模擬輸出端設置成最大信號輸出，這樣酒缸液位模擬量不管在什么位置，都認為液位到達設定位置，則關閉進酒調節閥;無線節點數字輸出端設置成無信號輸出，這樣三個二氧化碳噴吹閥和一個氣體排放閥都進入關閉狀態，以避免灌裝機停機有的閥誤打開，浪費二氧化碳。

4結束語

啤酒生產過程的很多設備由于特殊性都可以使用無線通信連接技術，如發酵罐體的采樣溫度和冰水閥的開啟、卸碼垛機機器人的活動抓頭部分等等。無線通信技術在灌裝機的成功應用，滿足了工業現場通信的實時性，說明無線連接在未來具有廣闊的發展前景，其將在遠程自動化中發揮出越來越大的作用。

作者：張方波車玉瑩單位：華潤雪花啤酒濱州有限公司