无线数据传输技术在渣缓冷场控制系统中的应用

徐兆超

（铜陵有色冬瓜山铜矿，安徽 铜陵 244000）

随着现代化高速发展的步伐，计算机技术、电子技术、生产加工技术和网络信息技术的发展也是突飞猛进，工业自动化测量系统技术的发展亦是日新月异，其可靠度和功能性也是大大提高。但随着这种前进的步伐基于有线网络的测量系统技术也体现出自身的不足之处，特别是在恶劣环境的施工现场或是高温、易腐等的环境中更加体现出有线测量系统技术的弊端；而且有线网络测量系统的投资成本大、维护不方便，不利于成本回收等。因此无线电通讯测量系统技术更能适应现今工业自动化领域的测量，因为其具有组网灵活、扩展网络性能优，维护方便、投资成本小等优势，这也是无线通讯技术逐步替代有线通讯技术的原因。本文主要阐述渣缓冷场喷淋系统中无线数据传输技术的应用。

1 无线传输技术介绍

无线传输系统可分为公网数据传输和专网数据传输。

公网无线传输：GPRS，2G，3G，4G，5G等；

专网无线传输：MDS数传电台，WiFi，ZigBee等。

考虑到工业中的无线数据传输，都是采用的专网无线传输，且本文主要讨论的是MDS数传电台。

MDS数传电台无线传输系统采用DSP、前向纠错编码、软件无线电、数字调制，相干解调，Virterbi译码，均衡软判决和表面贴片一体化设计等技术，提供高性能、高可靠，高稳定的无线电台。电台提供标准232接口可直接与计算机、GPS接收机控制板连接。25Khz信道间隔空中数据传输速率为19200bps，10-6误码灵敏度-111dBm，收发转换时间在7ms以内，电台其它指标亦符合信息产业部的要求。

MDS数传电台可以与PLC、RTU等数据终端相连接。

2 应用背景

渣包喷淋冷却是冶金企业的一个重要工艺流程，在先前的多数企业中均采用的是有线控制，在实际运行过程中主要存在以下几点问题：

①、渣包分布以及周围冷却设施分布范围较大，考虑到渣包车通道影响，需要埋地敷设或者绕路架桥架敷设，施工难度大、成本高，也不便于今后的故障维修；

②、渣包车司机无法实时监控到各渣包冷却状态，仅能通过对讲机沟通，效率低，且存在运行隐患；

③、所有运行数据均需人工记录，不便于生产的管控；基于以上几点，针对我厂的渣缓冷场喷淋控制系统，采用无线数据传输技术。

3 系统应用

本系统由主站系统、 5个车载系统和1个渣缓冷场回水控制系统组成。采用电台无线传输技术实现对采集数据的远距离传送，结合先进的可编程控制技术和数据库存储方案，对各车载数据以及回水场数据实施分析处理并通过数据库实时存储，以供现场或相关部门参考查看。

3.1 系统构成

3.1.1 主站系统

接收处理来自回水场、车载系统存/取渣包的数据信息，并与中央 DCS进行实时通讯，同时 DCS根据现场缓冷工艺要求对相关数据进行运算处理，写入主站数据处理单元，之后由主站向回水场以及各个车载发送数据进行实时更新。

3.1.2 回水场系统

本系统主要由控制装置与无线数据传输装置构成，控制装置由西门子 S7-300系列 PLC及其模块组成，无线数据传输装置由无线发射电台与吸盘天线组成。其中无线电台与控制装置进行有线通讯，通讯方式为 profibus，接口方式：RS232，通讯模块为 CP341。

3.1.3 车载系统：

由车载操作触摸屏与数据传送处理单元组成，渣车司机通过操作屏对站点“就位/倒包”进行操作，同时接收主站发送的各渣包站点状态数据，并实时更新渣包站点状态画面。当存/取包时，设置相关数据，并等待主站查询。当主站查询到本站时，发送存/取包数据。

3.2 系统特点

3.2.1 可靠性高

系统采用了最可靠的数据处理器和无线数字传输电台。工业化设计、性能可靠、故障率低，抗震动、耐腐蚀、抗干扰能力强。

3.2.2 功能齐全

A、车载触屏式按键操作，传输、通讯状态指示；

B、车载画面组态简洁明了，站点分区域显示，站点状态实时更新；

C、设计有空位、空冷、水冷、待倒、故障等状态显示，便于操作人员查看现场站点状态；

D、设计有车辆编号、驾驶员编号（可手动输入），方便用户生产数据统计汇总；

E、系统设置了对现场手动、自动控制方式，对回水场进行全方面多元化的远程控制；

F、数据采集变化趋势图，可直观反映现场状态，同时方便用户生产数据统计汇总。

4 无线通讯系统原理

本无线传输系统是由5套车载系统、1套回水场控制系统和1套主站系统组成，实现对渣包缓冷现场阀门及现场渣包状态的监控。系统结构简单、性能稳定、传输准确平稳。

4.1 系统总体原理图

如上图所示。本系统由5个车载系统、1个回水系统和一个主站系统组成。

车载系统负责对渣车渣包就位、倒包站点状态信息的实时发送，通过无线方式传送至主站接收系统，同时接收来自主站系统对各个站点状态信息的广播。

车载系统接收到来自主站发布的现场信息，由车载操作终端显示。渣包车司机可以通过操作终端来判断每个缓冷站点的状态，便于及时方便的实现渣包就位、倒包操作。

渣缓冷回水控制系统负责对回水场状态信息实时发送，通过无线方式传送至主站接收系统。主站接收系统根据中央DCS系统要求向回水控制系统发送回水场控制数据。

主站系统与中央 DCS系统进行数据通讯，由 DCS系统就回水场控制系统、各个车载（渣包车）所传送的状态信息及工艺的设计要求，实现对现场站点阀门、渣包状态的监控，同时将现场状态数据写入主站系统。

4.2 主站系统

4.2.1 系统组成

如上图所示，主站系统由数传电台、天线、数据处理器等组成。接收来自各个车载系统发送的数据，实现与 DCS数据通讯。

4.2.2 DCS通讯连接

本系统采用西门子 S7-200系列 PLC与中央 DCS实现modbus通讯方式连接，进而实现 DCS对 PLC的数据实时读写操作。

4.3 车载系统

4.3.1 系统组成

如上图所示，本系统有 5套车载装置，分别安装于渣包车驾驶室，每套装置都由数传电台（包括天线）、数据处理器和操作显示器组成。

4.3.2 DCS通讯连接

本系统采用三菱FX系列 PLC与中央DCS实现MODBUS通讯方式连接，进而实现DCS对PLC的数据实时读写操作。

4.4 回水场控制系统

4.4.1 系统组成

如上图所示，回水控制系统由数传电台、天线、数据处理器等组成。接收来自主站系统发送的数据，实现与DCS数据通讯。

图1 无线传输系统总体原理图

图2 主站系统组成

图3 车载系统组成

图4 回水场控制系统组成

4.4.2 DCS通讯连接

本系统采用西门子S7-300系列 PLC与中央DCS实现MODBUS通讯方式连接，进而实现DCS对PLC的数据实时读写操作。

5 应用现状以及前景

渣缓冷场无线数据传输系统自使用以来，数据传输稳定准确，操作简单，方便渣包车司机进倒包操作，提高现场工作效率，且运行故障率低，维护成本少。无线数据传输技术在整套渣缓冷场喷淋系统中应用很成功。

前景：针对厂区内经常遭受雷击，造成DP通讯损坏中断，可以考虑利用无线通讯传输信号稳定，故障率低等特点，应用无线通讯技术取代现有DP通讯，确保DCS与子站通讯正常，可以最大幅度减少通讯故障，应用前景广泛。