无线数据传输技术在斗轮机控制中的应用

孙瑾（内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限公司，内蒙古 赤峰 025350）

无线数据传输技术在斗轮机控制中的应用

孙瑾（内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限公司，内蒙古 赤峰 025350）

通过无线传输系统从输煤监控系统到斗轮机控制系统的数据传输流程，介绍无线传输系统结构组成、通讯方式和数据传输流程。合理有效的应用无线数据传输技术可以在设备后期维护上节约大量控制扁缆，减少事故发生率，解决控制扁缆在低温环境中使用寿命导致的斗轮机设备故障的问题。

无线数据传输技术输煤斗轮机控制系统

1 概述

本公司以煤制天然气为主要生产工艺，煤作为主要生产原料，依靠输煤车间翻车机和斗轮机及其配套及附属装置为其连续输送。其中斗轮机是通过自身的控制系统和输煤程控系统进行电缆传输实现监控功能。由于斗轮机是移动设备，信号传输必须配套巻缆系统、扁缆、导电滑环、控制箱等设备才能实现。本公司所在地理位置室外环境冬季极端低温-40℃以下，斗轮机巻缆系统及扁缆等设备极易发生故障，导致斗轮机最终不能正常运行。因此，通过技术改造将原来的通讯方式改为新型的无线数据通讯方式，以保证斗轮机在极端低温下的正常运行。

2 无线通讯技术讨论

2.1 无线数据传输技术特点

无线传输具有技术优势，包括：（一）数据通讯采用无线传输，节约有线通讯产生的安装、材料等费用；（二）具有将广泛的环境适应性，减少了有线通讯设备及材料在极端环境下带来的故障隐患；（三）扩展方便，在系统允许的范围内，可方便的进行系统监控点数的扩展。

目前现场的数据通讯是输煤程控与斗轮机程控之间进行，分别配置无线数据通讯主系统和辅系统。主系统设置在控制室，布置有监控电脑；辅系统设置在煤场斗轮机设备上。主系统和辅系统之间通过无线数传电台的通讯方式传输信号，主系统和辅系统均是通过有线的方式与PLC系统进行数据交换，辅系统PLC再通过有线方式采集现场数据信号，该数据传输过程为：现场仪表有线传输至辅系统PLC，辅系统PLC以无线传输方式将数据传输给输煤程控无线通讯主系统，主系统再通过有线方式将信号传输给PLC系统进行监控。主系统和子系统之间数据协议可以采用Profibus、Modulbus协议，无线通讯模块则需要根据PLC系统数据或是通讯模块配套的协议统一选择。

2.2 抗干扰技术

由于斗轮机的运行具有连续、稳定、长周期的特点，考虑到输煤程控与斗轮机实际距离最大超过600m，且中间设有金属防尘网，故此无线数据通讯的抗干扰性要求较高。

2.2.1 传输稳定性

工业无线控制设备，所使用的频段为工业专用频段，避免了与其他无线设备的互相干扰，在信号传输中，每一个信号都采取了加密处理，使外来的干扰降到最低。另外工业无线控制设备先进的中央处理器对错误的信号进行检查，达到无错误解码及准确控制所有的继电器输出，保证百分之百的无误传输及解码。

2.2.2 故障控制

无线控制设备考虑到系统的断电、断通讯等问题，设置了报警功能，对方设备停电、不在通信范围内、故障等状态，设备自动输出报警信号和报警提示，并设置有数据通讯断路信号保持功能。

2.2.3 、环境适应性

无线控制设备必须满足现场的极寒天气-40℃恶劣环境对设备造成的影响，在主要元器件的选择方面做过适应性和耐久性方面的测试，并且在厂区或者野外环境对于防雷等方面也做了充分考虑，从而保证设备能适应各种恶劣环境。

3 无线数据通讯选型

当前企业采用的无线数据通讯方式主要是无线数传电台、GPRS∕CDMA等。

无线数传电台是采用数字信号处理、数字调制解调、具有前向纠错、均衡软判决等功能的无线数据传输电台。数字电台提供RS232接口，传输速率19.2Kbps，收发转换时间小10ms，具有误码统计、状态告警、网络管理等功能。无线数传电台作为一种通讯媒介，与光纤、微波、明线一样，有一定的适用范围：它提供某些特殊条件下专网中监控信号的实时、可靠的数据传输，具有成本低、安装维护方便、绕射能力强、组网结构灵活、覆盖范围远的特点，适合点多而分散、地理环境复杂等场合，可与PLC，RTU，液位计等数据终端相连接。大家熟知的VHF∕UHF超短波无线通信领域的对讲机、车载电台、手机等无线通信终端产品外，短波无线数传电台是较为专业的一种产品。

GPRS（General Packet Radio Service）是通用分组无线服务技术GPRS是GSM的延续，传输速率可提升至56甚至114Kb⁃ps，GPRS在原GSM网络的基础上叠加了支持高速分组数据的网络，向用户提供浏览因特网页面、E-mail等功能，实现了移动通信技术和数据通信技术结合。CDMA是指一种扩频多址数字式通信技术，是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。

按照数据通讯的目的，经过大量的咨询及筛选，最终选择采用通讯方式为无线数传电台模式。其传输频段为433MHz，频点间隔25KHz。通讯系统采用主、辅系统双向实时收发及时互相通信。主系统安装于输煤程控一端PLC系统中，辅系统安装于600m以外斗轮机设备PLC系统中，主系统将输煤程控中的启动堆料、启动取料、停机信号、通过无线传输形式传输到辅系统并实现对斗轮机的控制；同时，斗轮机PLC辅系统的控制信号收集堆料运行、取料运行、变压器温度高报警、变压器温度高高跳闸联锁等信号，并把本端的工作状态信号实时传给主系统。该设备的主辅系统具有无线双向控制功能，两台配对使用主系统设备和辅系统设备相互控制，输入状态控制对方设备的输出，设备具有自诊断功能、检测对方设备是否在线、故障输出报警等功能，具有配置简单、使用方便、实用性强、性能稳定等性能。

4 输煤程控与斗轮机监控数据传输结构

4.1 原设计数据通讯结构

输煤程控与斗轮机控制均采用PLC系统控制，斗轮机的运行需要与输煤程控进行通讯的信号有启动堆料、启动取料、停机信号、堆料运行、取料运行、变压器温度高报警、变压器温度高高跳闸等一系列控制及连锁点。控制点的通讯采用扁平控制电缆连接，在斗轮机的移动过程中，斗轮机巻缆系统中的卷盘电机带动卷盘对扁平控制线进行收放，实现移动过程中信号稳定传输的目的，示意图如下图（一）所示。