無線數據傳輸技術在渣緩冷場控制系統中的應用

徐兆超

（銅陵有色冬瓜山銅礦，安徽 銅陵 244000）

隨著現代化高速發展的步伐，計算機技術、電子技術、生產加工技術和網絡信息技術的發展也是突飛猛進，工業自動化測量系統技術的發展亦是日新月異，其可靠度和功能性也是大大提高。但隨著這種前進的步伐基于有線網絡的測量系統技術也體現出自身的不足之處，特別是在惡劣環境的施工現場或是高溫、易腐等的環境中更加體現出有線測量系統技術的弊端；而且有線網絡測量系統的投資成本大、維護不方便，不利于成本回收等。因此無線電通訊測量系統技術更能適應現今工業自動化領域的測量，因為其具有組網靈活、擴展網絡性能優，維護方便、投資成本小等優勢，這也是無線通訊技術逐步替代有線通訊技術的原因。本文主要闡述渣緩冷場噴淋系統中無線數據傳輸技術的應用。

1 無線傳輸技術介紹

無線傳輸系統可分為公網數據傳輸和專網數據傳輸。

公網無線傳輸：GPRS，2G，3G，4G，5G等；

專網無線傳輸：MDS數傳電臺，WiFi，ZigBee等。

考慮到工業中的無線數據傳輸，都是采用的專網無線傳輸，且本文主要討論的是MDS數傳電臺。

MDS數傳電臺無線傳輸系統采用DSP、前向糾錯編碼、軟件無線電、數字調制，相干解調，Virterbi譯碼，均衡軟判決和表面貼片一體化設計等技術，提供高性能、高可靠，高穩定的無線電臺。電臺提供標準232接口可直接與計算機、GPS接收機控制板連接。25Khz信道間隔空中數據傳輸速率為19200bps，10-6誤碼靈敏度-111dBm，收發轉換時間在7ms以內，電臺其它指標亦符合信息產業部的要求。

MDS數傳電臺可以與PLC、RTU等數據終端相連接。

2 應用背景

渣包噴淋冷卻是冶金企業的一個重要工藝流程，在先前的多數企業中均采用的是有線控制，在實際運行過程中主要存在以下幾點問題：

①、渣包分布以及周圍冷卻設施分布范圍較大，考慮到渣包車通道影響，需要埋地敷設或者繞路架橋架敷設，施工難度大、成本高，也不便于今后的故障維修；

②、渣包車司機無法實時監控到各渣包冷卻狀態，僅能通過對講機溝通，效率低，且存在運行隱患；

③、所有運行數據均需人工記錄，不便于生產的管控；基于以上幾點，針對我廠的渣緩冷場噴淋控制系統，采用無線數據傳輸技術。

3 系統應用

本系統由主站系統、 5個車載系統和1個渣緩冷場回水控制系統組成。采用電臺無線傳輸技術實現對采集數據的遠距離傳送，結合先進的可編程控制技術和數據庫存儲方案，對各車載數據以及回水場數據實施分析處理并通過數據庫實時存儲，以供現場或相關部門參考查看。

3.1 系統構成

3.1.1 主站系統

接收處理來自回水場、車載系統存/取渣包的數據信息，并與中央 DCS進行實時通訊，同時 DCS根據現場緩冷工藝要求對相關數據進行運算處理，寫入主站數據處理單元，之后由主站向回水場以及各個車載發送數據進行實時更新。

3.1.2 回水場系統

本系統主要由控制裝置與無線數據傳輸裝置構成，控制裝置由西門子 S7-300系列 PLC及其模塊組成，無線數據傳輸裝置由無線發射電臺與吸盤天線組成。其中無線電臺與控制裝置進行有線通訊，通訊方式為 profibus，接口方式：RS232，通訊模塊為 CP341。

3.1.3 車載系統：

由車載操作觸摸屏與數據傳送處理單元組成，渣車司機通過操作屏對站點“就位/倒包”進行操作，同時接收主站發送的各渣包站點狀態數據，并實時更新渣包站點狀態畫面。當存/取包時，設置相關數據，并等待主站查詢。當主站查詢到本站時，發送存/取包數據。

3.2 系統特點

3.2.1 可靠性高

系統采用了最可靠的數據處理器和無線數字傳輸電臺。工業化設計、性能可靠、故障率低，抗震動、耐腐蝕、抗干擾能力強。

3.2.2 功能齊全

A、車載觸屏式按鍵操作，傳輸、通訊狀態指示；

B、車載畫面組態簡潔明了，站點分區域顯示，站點狀態實時更新；

C、設計有空位、空冷、水冷、待倒、故障等狀態顯示，便于操作人員查看現場站點狀態；

D、設計有車輛編號、駕駛員編號（可手動輸入），方便用戶生產數據統計匯總；

E、系統設置了對現場手動、自動控制方式，對回水場進行全方面多元化的遠程控制；

F、數據采集變化趨勢圖，可直觀反映現場狀態，同時方便用戶生產數據統計匯總。

4 無線通訊系統原理

本無線傳輸系統是由5套車載系統、1套回水場控制系統和1套主站系統組成，實現對渣包緩冷現場閥門及現場渣包狀態的監控。系統結構簡單、性能穩定、傳輸準確平穩。

4.1 系統總體原理圖

如上圖所示。本系統由5個車載系統、1個回水系統和一個主站系統組成。

車載系統負責對渣車渣包就位、倒包站點狀態信息的實時發送，通過無線方式傳送至主站接收系統，同時接收來自主站系統對各個站點狀態信息的廣播。

車載系統接收到來自主站發布的現場信息，由車載操作終端顯示。渣包車司機可以通過操作終端來判斷每個緩冷站點的狀態，便于及時方便的實現渣包就位、倒包操作。

渣緩冷回水控制系統負責對回水場狀態信息實時發送，通過無線方式傳送至主站接收系統。主站接收系統根據中央DCS系統要求向回水控制系統發送回水場控制數據。

主站系統與中央 DCS系統進行數據通訊，由 DCS系統就回水場控制系統、各個車載（渣包車）所傳送的狀態信息及工藝的設計要求，實現對現場站點閥門、渣包狀態的監控，同時將現場狀態數據寫入主站系統。

4.2 主站系統

4.2.1 系統組成

如上圖所示，主站系統由數傳電臺、天線、數據處理器等組成。接收來自各個車載系統發送的數據，實現與 DCS數據通訊。

4.2.2 DCS通訊連接

本系統采用西門子 S7-200系列 PLC與中央 DCS實現modbus通訊方式連接，進而實現 DCS對 PLC的數據實時讀寫操作。

4.3 車載系統

4.3.1 系統組成

如上圖所示，本系統有 5套車載裝置，分別安裝于渣包車駕駛室，每套裝置都由數傳電臺（包括天線）、數據處理器和操作顯示器組成。

4.3.2 DCS通訊連接

本系統采用三菱FX系列 PLC與中央DCS實現MODBUS通訊方式連接，進而實現DCS對PLC的數據實時讀寫操作。

4.4 回水場控制系統

4.4.1 系統組成

如上圖所示，回水控制系統由數傳電臺、天線、數據處理器等組成。接收來自主站系統發送的數據，實現與DCS數據通訊。

圖1 無線傳輸系統總體原理圖

圖2 主站系統組成

圖3 車載系統組成

圖4 回水場控制系統組成

4.4.2 DCS通訊連接

本系統采用西門子S7-300系列 PLC與中央DCS實現MODBUS通訊方式連接，進而實現DCS對PLC的數據實時讀寫操作。

5 應用現狀以及前景

渣緩冷場無線數據傳輸系統自使用以來，數據傳輸穩定準確，操作簡單，方便渣包車司機進倒包操作，提高現場工作效率，且運行故障率低，維護成本少。無線數據傳輸技術在整套渣緩冷場噴淋系統中應用很成功。

前景：針對廠區內經常遭受雷擊，造成DP通訊損壞中斷，可以考慮利用無線通訊傳輸信號穩定，故障率低等特點，應用無線通訊技術取代現有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，應用前景廣泛。