无线通信技术在石油机械制造及其自动化中的应用分析

刘清

关键词：计算机技术;无线传输技术;机械设计;制造;自动化

前言：近年来，随着石油天然气勘探开发工作的进一步深入，钻井数量也在日益增加，地质条件与施工工况日益复杂，收油开采施工带来了极大的挑战。目前，基于GPRS/CDMA远程数据信息传输技术已在一些相关领域有不少典型应用案例。但是，多数成果侧重于数据远程传输的技术研究，而且井场施工现场环境复杂、恶劣、施工人员多。还采用有线的连接方式实现传感器与数据采集模块的通信，其明显的缺陷是现场安装与布线连接繁琐、组网复杂且成本较高，甚至在有些场合是难以实现的。工带来了极大的挑战。科学技术水平的提高是社会发展的重要基础， 而随着我国近年来对科学技术改革与创新的重视程度不断提高， 在很多领域获得了喜人的成绩。尤其是在机械设计及其自动化领域域获得了喜人的成绩。尤其是在5G、机械设计及其自动化领域，我国在5G通信、机械设计及其自动化领域已上升了不止一个层次。

1、无线通信技术在石油机械设计制造及其自动化中的发展现状

近几年，伴随着科学技术与经济社会不断发展的步伐，打破传统宽带网络限制的无线通信技术已经得到社会人士的广泛支持，最重要的一点是无线通信技术仍然以前所未有的发展速度进行开发应用，比如无线局域网、无线宽带的固定接入等，而这些无线通信技术已经被广泛应用至现代人的工作场所、生活区域，尤其是WVLAN技术，已经在现代人的生活、工作、学习场所中无处不在，无线通信技术的开发与应用，使我们突破了传统宽带上网的空间约束，随着我国5G 技术的快速发展，无线通信将应用到各个领域，真正实现万物互联。

2、无线通信技术发展趋势

无线通信已经成为现代人日常生活、学习工作当中不可或缺的一部分，已漫慢地融合现代人的生活领域当中，影响看人们的生活习惯、谈吐举止。目前，我国部分城市的公交已经实现无线上网，不仅大面积地实现无线网络覆盖，而且还方便了现代人的网络交流。应用到机械设计及自动化当中更是势在必行，目前石油机械及其自动化控制大多使用有线连接，施工繁琐，检修困难，在有些山区井场布线更加困难，造成生产任务的数据信息采集延后，应用无线通信可实现数据实时传输、实时采集，可随着实际需求远程控制生产任务。

3、基于 PC 机的无线网络采油井场控制

采用 WLAN 无线通信网络是基于无线网卡上的通讯，传输的速度取决于无线网卡的传输速度，计算机可以利用网卡给各个控制器分配一个随机的 IP 地址 ，通过 AP（ 无线接入点 ） 使每台 PC 与当前的网络相连 ，检测所分配的 IP 地址是否与网络上的其它地址有冲突 ，若无冲突 ， 则 PC 接入到无线网络 ，当接入大量 PC 机后 ，就实现了点对多 点的网络拓扑结构 ，这样就形成了以 PC 为单元的控制网络。进 行无线控制操作时 ，可以通过无线局域网将主机上的控制信号传输到通信网络中 ，然后接收网络可以利用隔离信号转换器将转换的控制信号通过 RS-232 或RS-485 通信，传输到控制设备上 ，WLAN 无线通信控制的框图如图 1 所示 ，这些通信协议是基于 IEEE 802.11B 和以太网 IEEE 802.3 标准。现代工业传感器可以与无线传输模块集成到一起 ，这样将大大简化检测部件的电路 ，使得检测单元可以随时随地的进行实时检测 ，整个工业现场的布线 也大大简化。

4、基于 ARM 控制器的无线网络石油钻采现场控制

在进行特定的现场控制时，传统的 PC 机不能实现特定的数 据采集，和对外围设备的控制，这时我们可以采用 ARM 嵌入式控 制器，这样可以更好地针对于我们的控制要求，来设计我们所需 的工业控制器。当前 ARM 内核的主频已经能达到 700MHz，已经 能够满足一般的工业控制要求的速度，对于特定領域的工业控制 来说采用 ARM 控制器已经成为了一个研究的重点。在无线控制领 域 ARM 也得到了广泛的使用，ARM 控制器中可以利用片选端与 无线网卡相连，并通过数据线和地址线将数据传送到总线上，通过自行设计电路 ，减少电路上的布线，可以提高数据在总线上的传输速度。另外，采用 ARM 控制器可以降低无线网络的搭建成本，减少 PC 机的使用。若要实现网口的正常通信则需要编写相应的网口驱动程序，这样就能将嵌入式技术融入到无线局域网络中，使得井场钻采控制更能满足专业化的控制。

5、基于无线传输模块的无线控制

在石油机械设计制造及其自动化应用中还大量采用单片机与无线传输模块结合，或者嵌入式控制器与无线模块结合的控制方式，采用这样的控制方式有很大的优点。不需要建立无线局域网，从而节省了构建局域网和维护它的费用。无线模块的安装也较为方便，占用空间较小。无线模块一般采用RF射频的方式进行传输，传输频率为315、433、868、915的工业级频段。常见的无线发射模块有CC1100，CC2500，这些通讯模块通常采用的是SPI，或者RS232和RS-485串口通讯，设计时可以直接将这些通讯模块与单片机相连，这样可以大大简化工业控制设计，设计时还应将通讯模块与控制模块分开，这样就使通讯模块具有很强的通用性，可以与其他的控制芯片结合做成新的控制器，这样大大节约了成本。采用无线通讯模块与单片机构成的工业控制框图，

参考文献：

[1]鹿 兵.无线通讯在工业控制中的应用[J]科技传播 2010（10）：105-106