無線通信技術(shù)在石油機械制造及其自動化中的應(yīng)用分析

劉清

關(guān)鍵詞：計算機技術(shù);無線傳輸技術(shù);機械設(shè)計;制造;自動化

前言：近年來，隨著石油天然氣勘探開發(fā)工作的進一步深入，鉆井?dāng)?shù)量也在日益增加，地質(zhì)條件與施工工況日益復(fù)雜，收油開采施工帶來了極大的挑戰(zhàn)。目前，基于GPRS/CDMA遠程數(shù)據(jù)信息傳輸技術(shù)已在一些相關(guān)領(lǐng)域有不少典型應(yīng)用案例。但是，多數(shù)成果側(cè)重于數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)募夹g(shù)研究，而且井場施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜、惡劣、施工人員多。還采用有線的連接方式實現(xiàn)傳感器與數(shù)據(jù)采集模塊的通信，其明顯的缺陷是現(xiàn)場安裝與布線連接繁瑣、組網(wǎng)復(fù)雜且成本較高，甚至在有些場合是難以實現(xiàn)的。工帶來了極大的挑戰(zhàn)。科學(xué)技術(shù)水平的提高是社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)， 而隨著我國近年來對科學(xué)技術(shù)改革與創(chuàng)新的重視程度不斷提高， 在很多領(lǐng)域獲得了喜人的成績。尤其是在機械設(shè)計及其自動化領(lǐng)域域獲得了喜人的成績。尤其是在5G、機械設(shè)計及其自動化領(lǐng)域，我國在5G通信、機械設(shè)計及其自動化領(lǐng)域已上升了不止一個層次。

1、無線通信技術(shù)在石油機械設(shè)計制造及其自動化中的發(fā)展現(xiàn)狀

近幾年，伴隨著科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟社會不斷發(fā)展的步伐，打破傳統(tǒng)寬帶網(wǎng)絡(luò)限制的無線通信技術(shù)已經(jīng)得到社會人士的廣泛支持，最重要的一點是無線通信技術(shù)仍然以前所未有的發(fā)展速度進行開發(fā)應(yīng)用，比如無線局域網(wǎng)、無線寬帶的固定接入等，而這些無線通信技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用至現(xiàn)代人的工作場所、生活區(qū)域，尤其是WVLAN技術(shù)，已經(jīng)在現(xiàn)代人的生活、工作、學(xué)習(xí)場所中無處不在，無線通信技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，使我們突破了傳統(tǒng)寬帶上網(wǎng)的空間約束，隨著我國5G 技術(shù)的快速發(fā)展，無線通信將應(yīng)用到各個領(lǐng)域，真正實現(xiàn)萬物互聯(lián)。

2、無線通信技術(shù)發(fā)展趨勢

無線通信已經(jīng)成為現(xiàn)代人日常生活、學(xué)習(xí)工作當(dāng)中不可或缺的一部分，已漫慢地融合現(xiàn)代人的生活領(lǐng)域當(dāng)中，影響看人們的生活習(xí)慣、談吐舉止。目前，我國部分城市的公交已經(jīng)實現(xiàn)無線上網(wǎng)，不僅大面積地實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，而且還方便了現(xiàn)代人的網(wǎng)絡(luò)交流。應(yīng)用到機械設(shè)計及自動化當(dāng)中更是勢在必行，目前石油機械及其自動化控制大多使用有線連接，施工繁瑣，檢修困難，在有些山區(qū)井場布線更加困難，造成生產(chǎn)任務(wù)的數(shù)據(jù)信息采集延后，應(yīng)用無線通信可實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時傳輸、實時采集，可隨著實際需求遠程控制生產(chǎn)任務(wù)。

3、基于 PC 機的無線網(wǎng)絡(luò)采油井場控制

采用 WLAN 無線通信網(wǎng)絡(luò)是基于無線網(wǎng)卡上的通訊，傳輸?shù)乃俣热Q于無線網(wǎng)卡的傳輸速度，計算機可以利用網(wǎng)卡給各個控制器分配一個隨機的 IP 地址 ，通過 AP（ 無線接入點 ） 使每臺 PC 與當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)相連 ，檢測所分配的 IP 地址是否與網(wǎng)絡(luò)上的其它地址有沖突 ，若無沖突 ， 則 PC 接入到無線網(wǎng)絡(luò) ，當(dāng)接入大量 PC 機后 ，就實現(xiàn)了點對多 點的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) ，這樣就形成了以 PC 為單元的控制網(wǎng)絡(luò)。進 行無線控制操作時 ，可以通過無線局域網(wǎng)將主機上的控制信號傳輸?shù)酵ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)中 ，然后接收網(wǎng)絡(luò)可以利用隔離信號轉(zhuǎn)換器將轉(zhuǎn)換的控制信號通過 RS-232 或RS-485 通信，傳輸?shù)娇刂圃O(shè)備上 ，WLAN 無線通信控制的框圖如圖 1 所示 ，這些通信協(xié)議是基于 IEEE 802.11B 和以太網(wǎng) IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)代工業(yè)傳感器可以與無線傳輸模塊集成到一起 ，這樣將大大簡化檢測部件的電路 ，使得檢測單元可以隨時隨地的進行實時檢測 ，整個工業(yè)現(xiàn)場的布線 也大大簡化。

4、基于 ARM 控制器的無線網(wǎng)絡(luò)石油鉆采現(xiàn)場控制

在進行特定的現(xiàn)場控制時，傳統(tǒng)的 PC 機不能實現(xiàn)特定的數(shù) 據(jù)采集，和對外圍設(shè)備的控制，這時我們可以采用 ARM 嵌入式控 制器，這樣可以更好地針對于我們的控制要求，來設(shè)計我們所需 的工業(yè)控制器。當(dāng)前 ARM 內(nèi)核的主頻已經(jīng)能達到 700MHz，已經(jīng) 能夠滿足一般的工業(yè)控制要求的速度，對于特定領(lǐng)域的工業(yè)控制 來說采用 ARM 控制器已經(jīng)成為了一個研究的重點。在無線控制領(lǐng) 域 ARM 也得到了廣泛的使用，ARM 控制器中可以利用片選端與 無線網(wǎng)卡相連，并通過數(shù)據(jù)線和地址線將數(shù)據(jù)傳送到總線上，通過自行設(shè)計電路 ，減少電路上的布線，可以提高數(shù)據(jù)在總線上的傳輸速度。另外，采用 ARM 控制器可以降低無線網(wǎng)絡(luò)的搭建成本，減少 PC 機的使用。若要實現(xiàn)網(wǎng)口的正常通信則需要編寫相應(yīng)的網(wǎng)口驅(qū)動程序，這樣就能將嵌入式技術(shù)融入到無線局域網(wǎng)絡(luò)中，使得井場鉆采控制更能滿足專業(yè)化的控制。

5、基于無線傳輸模塊的無線控制

在石油機械設(shè)計制造及其自動化應(yīng)用中還大量采用單片機與無線傳輸模塊結(jié)合，或者嵌入式控制器與無線模塊結(jié)合的控制方式，采用這樣的控制方式有很大的優(yōu)點。不需要建立無線局域網(wǎng)，從而節(jié)省了構(gòu)建局域網(wǎng)和維護它的費用。無線模塊的安裝也較為方便，占用空間較小。無線模塊一般采用RF射頻的方式進行傳輸，傳輸頻率為315、433、868、915的工業(yè)級頻段。常見的無線發(fā)射模塊有CC1100，CC2500，這些通訊模塊通常采用的是SPI，或者RS232和RS-485串口通訊，設(shè)計時可以直接將這些通訊模塊與單片機相連，這樣可以大大簡化工業(yè)控制設(shè)計，設(shè)計時還應(yīng)將通訊模塊與控制模塊分開，這樣就使通訊模塊具有很強的通用性，可以與其他的控制芯片結(jié)合做成新的控制器，這樣大大節(jié)約了成本。采用無線通訊模塊與單片機構(gòu)成的工業(yè)控制框圖，

參考文獻：

[1]鹿 兵.無線通訊在工業(yè)控制中的應(yīng)用[J]科技傳播 2010（10）：105-106