無線傳輸產品應用實踐

摘要：主要介紹了一種無線傳輸產品在水廠供水自動控制中的實際應用方法，并對比了有線傳輸方式和無線傳輸方式的優缺點，總結了產品的實際應用情況。

關鍵詞：無線傳輸有線傳輸比較水廠供水運行情況

1概述

大唐巖灘水力發電有限責任公司（以下簡稱“業主”）2010年開始進行擴建工程的施工，需要為施工單位提供取水點，取水點為原用于生活供水的一個100m3的圓形水池，取水點與水廠分布在一座500米高的山頭的兩側，環山距離約3公里，中間有電廠一期廠房。水池原供水方式為通過水廠控制中心的PLC控制兩臺供水泵進行定時供水，此供水方式滿足不了施工單位的連續用水需求，為了保證施工用水，需要根據水池水位實時供水。因此，需要對原水泵控制方式進行改造。

2方案的選擇

水廠控制中心的控制PLC采用的是施耐德電氣Premium TSX PLC，為實現根據水池水位實時供水，必須將水池水位信號引入水泵控制PLC。

承接此項改造項目的施工單位最初提出的方案為從水池埋設電線桿至水廠，通過架空電纜將水池水位的開關量信號送至水廠控制中心，此方案也是控制信號引入的常規方法，看起來無可非議，但預算價格高達90多萬元，超出了業主的預想，而且此方案還牽涉到埋桿需征用農民的土地的問題，協調很困難，此方案被否決。之后承建單位提出了第二個方案：取消埋桿，通過將信號電纜埋入地下的方式，預算可降低到60多萬元，此方案雖降低了成本，但是將信號電纜埋入地下，一方面仍存在埋設電纜需補償農民的問題，另一方面還存在電纜埋入農民耕種的土地中，容易被損壞，且損壞后難以查找故障點的問題，此方案也不合適。

此時，一方面是擴建工程的施工單位用水的迫切需要，另一方面是水池水位信號引入的方案定不下來，業主陷入了兩難的境地。

此問題最終提到了擴建工程項目部機電部，要求機電部拿出一個合理的方案。由于電纜傳輸信號的方式不論是敷設電線桿還是埋入地下，都存在造價高、牽涉到農民的土地補償的問題，要避免這些問題，只有采用無線傳輸信號的方式。而且用無線數傳模塊建立專用無線數據傳輸方式比有線傳輸方式相比具有如下優點：

1． 成本廉價

有線通信方式的建立必須架設電纜，或挖掘電纜溝，因此需要大量的人力和物力；而用無線傳輸方式只需要在每個終端安裝無線數傳模塊既可。相比之下用無線數傳模塊建立專用無線數據傳輸方式，節省了人力物力，投資是相當節省的。

2． 建設工程周期短

當要把相距數公里到數十公里距離的遠程站點相互連接通訊的時候，采用有線的方式，必須架設長距離的電纜或者挖掘漫長的電纜溝，這個工程周期可能就需要數個月的時間，而用數傳模塊建立專用無線數據傳輸的方式，只需要架設適當高度的天線，工程周期只需要幾天或者幾周就可以，相比之下，無線的方式可以迅速組建起通信鏈路，工程周期大大縮短。

3． 適應性好

有線通訊的局限性太大，在遇到一些特殊的應用環境，比如遇到山地、湖泊、林區等特殊的地理環境或是移動物體等布線比較困難的應用環境的時候，將對有線網絡的布線工程有著極強的制約力，而用無線數傳模塊建立專用無線數據傳輸方式將不受這些限制，所以說用無線數傳模塊建立專用無線數據傳輸方式將比有線通訊有更好的更廣泛的適應性，幾乎不受地理環境限制。

4． 設備維護上更容易實現

有線通訊鏈路的維護需沿線路檢查，出現故障時，一般很難及時找出故障點，而采用無線數傳模塊建立專用無線數據傳輸方式只需維護數傳模塊，出現故障時則能快速找出原因，恢復線路正常運行。

咨詢了幾個大的自動化控制公司，都沒有使用無線傳輸信號的經驗；其他廠家的PLC雖然有無線傳輸模塊，但和PLC配套使用，只有選用第三方開發的無線傳輸設備比較合理。

目前，各廠家開發的無線傳輸設備種類繁多，價格也相差很大，在進行了多次比較以后，最終選用了性價比較高，結構簡單，維護容易的西安達泰電子有限責任公司的DTD110系列無線測控終端。

3DTD110系列無線測控終端簡介

DTD110系列無線測控終端是一種遠端測控單元裝置，測控終端集A/D功能和I/O功能為一體，負責對現場信號、工業設備的監測和控制。該模塊提供4路模擬量信號輸入和4路模擬量信號輸出；或者4路開關量輸入、4路開關量輸出。模擬量可以是0~5V電壓信號，或者是4~20mA電流信號。能采集工業現場的變送器輸出的各種模擬量、開關量信號；可以輸出控制信號，控制繼電器輸出。

產品型號 說明

DTD110FA 4通道模擬輸入，遠端4通道模擬輸出，200米以內。

DTD110FB 同上，參考距離1000米左右

DTD110FC 同上，參考距離2000米左右

DTD110HA 4通道開關輸入，遠端4通道開關輸出，200米以內。

DTD110HB 同上，參考距離1000米左右

DTD110HC 同上，參考距離2000米左右

產品特點：

◆ 多種配置應用方案，可以滿足用戶不同的需要

◆ 4個開關量輸入通道，4個開關量輸出通道

◆ 4個模擬量輸入通道，4個模擬量輸出通道

◆ 可以直接代替有線的PLC設備

◆ 一體化設計，結構緊湊,軌道式安裝，安裝方便

◆ 多種產品規格適應于不同的傳輸距離

◆ 射頻輸出功率10mW、500mW、1000mW

◆ GFSK調制，高效前向糾錯信道編碼技術

◆ 軟件無線電技術保證高抗干擾能力和低誤碼率

◆ ISM 頻段433MHz，無需申請頻點

◆ 工業標準設計，能工作于各種惡劣環境

◆ 直流9~24V供電，電流小于800mA

◆ 標準PVC外殼：115×74×60mm

4方案的實現

由于我們的實際應用只需傳輸水池水位的開關量信號，考慮傳輸距離的要求，我們選用了型號為DTD110HC的開關量模塊，DTD110HC模塊提供點對點無線遙測遙控功能，通常該模塊是成對使用的，一個是發射模塊，一個是接收模塊。通過將安裝在水池的三個浮球水位信號器提供的三個液位信號引入發射模塊，接收模塊接收信號后將輸出信號引入水廠控制中心的PLC，由PLC實現對水池水位的自動控制。

由于無線傳輸模塊需要提供電源，所以在離水池300米遠的一個變電站內安裝了一個控制箱，水池水位信號通過沿輸水管敷設的信號電纜首先引入發射模塊。另因信號傳輸距離超過了一對無線傳輸模塊的最遠傳輸距離，所以增加了一級中繼，即在水池與水廠控制中心之間的電廠廠房內安裝一個控制箱，在控制箱內安裝一個接收模塊和一個發射模塊，接收模塊接收變電站內發射模塊發送的數據，輸出接至發射模塊，發射模塊再將數據發送至水廠控制中心的接收模塊。整個系統接線原理圖如下：

圖一：水池水位信號及變電站內控制箱接線原理圖

圖二：電廠內中繼控制箱接線原理圖

圖三：水廠控制中心控制柜接線原理圖

使用此無線傳輸方案，需要投入的設備為3個浮球式水位信號器，300米4×1.5電纜，4個無線傳輸模塊，2個控制箱及配套元器件，總投資不超過10萬元，且在一周內就完成了施工及調試工作，與原兩個方案相比較，極大的節省了投資，大大縮短了施工周期。

5設備運行情況

設備投運4個月后出現了信號傳輸失敗的故障，但因模塊無故障指示燈，無法直觀確認是水池至變電站控制箱電纜的故障還是某一個無線傳輸模塊的故障，經故障查找，最終確定為模塊故障，更換故障的一組模塊后，設備一直運行正常。結果表明，無線傳輸方式在本工程的應用是成功的。如果對無線傳輸模塊進一步的改進，增加電源指示燈，輸入/輸出信號指示燈，故障指示燈，更加便于用戶使用，相信此類無線傳輸設備會有更廣闊的應用前景。

作者簡介：李凱（1971-），男，廣西興安人，工程師，主要從事電廠自動化設備的檢修維護工作。

注：文章內所有公式及圖表請用PDF形式查看。