彭獲鋒

【摘要】根據(jù)某鋼廠生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)需要，對(duì)現(xiàn)有的球團(tuán)、燒結(jié)及原料場(chǎng)的物料進(jìn)行計(jì)量，并將上述的信號(hào)進(jìn)行集中顯示在原料場(chǎng)控制室，本文主要講述了如何將上述3個(gè)地方的需要計(jì)量的信號(hào)引進(jìn)原料場(chǎng)控制室，并進(jìn)行集中顯示和生成報(bào)表。

【關(guān)鍵字】通訊協(xié)議， RS485，2.4GHz跳頻擴(kuò)頻通訊技術(shù)，無線調(diào)制解調(diào)器

0、工程概況

某鋼廠現(xiàn)已建成現(xiàn)代化的原料場(chǎng)、球團(tuán)、燒結(jié)廠房，均已投產(chǎn)。因生產(chǎn)和管理的需要，需將球團(tuán)一臺(tái)電子皮帶秤和燒結(jié)一臺(tái)電子皮帶秤的信號(hào)引入原料場(chǎng)控制室新上的報(bào)表系統(tǒng)。原料場(chǎng)上的數(shù)臺(tái)電子皮帶秤的信號(hào)同時(shí)也引進(jìn)新上的報(bào)表系統(tǒng)，而且原料場(chǎng)的部分電子皮帶秤有物料選擇，即同一條電子皮帶秤不同時(shí)間是運(yùn)送不同的物料。上述的信號(hào)需要在新上的系統(tǒng)上進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)并生成日?qǐng)?bào)表。另外，上述3個(gè)廠房相距較遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)者相距約一公里，廠房之間還有其它的建筑物和馬路，如何將需要的信號(hào)引進(jìn)原料場(chǎng)控制室是此項(xiàng)目的成敗關(guān)鍵。

一、系統(tǒng)方案構(gòu)成

目前，按照網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)分為有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)。結(jié)合本工程的實(shí)際情況看，本工程采用無線傳輸?shù)哪Ｊ?，因?yàn)樵蠄?chǎng)、球團(tuán)、燒結(jié)廠房三者之間的距離較遠(yuǎn)，而且所有的電纜溝和橋架均以蓋上蓋板，重新走線非常困難和投資較大。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，常用的通訊協(xié)議有RS232 /RS485串口通訊和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊（以太網(wǎng)口通訊）。無線電數(shù)據(jù)通訊鏈路其實(shí)只是一種完全透明的傳輸媒介，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的串行通訊而言，就相當(dāng)于一根串行電纜線；對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)通訊而言，就相當(dāng)于一根網(wǎng)絡(luò)線。無線電數(shù)據(jù)通訊鏈路作為一種傳輸媒體，

其可靠性是毋庸置疑的。在航天領(lǐng)域，我國(guó)的地面測(cè)控工程師對(duì)各種航天器的遙測(cè)遙控作業(yè)，都是通過無線電數(shù)據(jù)通訊鏈路這種傳輸媒體進(jìn)行的。

二、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理

（一）硬件方面

1， 將球團(tuán)系統(tǒng)原有的一臺(tái)計(jì)量秤信號(hào)所對(duì)應(yīng)的隔離器改為一入二出的隔離器，一路4～20mA信號(hào)進(jìn)入原有的PLC系統(tǒng)，一路4～20mA信號(hào)進(jìn)入8通道模擬量模塊，模擬量模塊的輸出以RS485接入無線調(diào)制解調(diào)器。以同樣的方法將燒結(jié)的原有的一臺(tái)計(jì)量秤信號(hào)，引入8通道模擬量模塊，模擬量模塊輸出以RS485接入無線調(diào)制解調(diào)器。在原料場(chǎng)控制室設(shè)一臺(tái)無線調(diào)制解調(diào)器，將接收的球團(tuán)計(jì)量秤信號(hào)及燒結(jié)機(jī)的計(jì)量秤信號(hào)以RS485方式接入工控機(jī)。

2，將原料場(chǎng)系統(tǒng)原有的七臺(tái)計(jì)量秤信所對(duì)應(yīng)的隔離器改為一入二出的隔離器，一路信號(hào)進(jìn)入原有的PLC系統(tǒng)，一路4～20mA信號(hào)進(jìn)入8通道模擬量模塊，模擬量模塊輸出RS485信號(hào)有線的接入工控機(jī)。

3，原料場(chǎng)操作室增加5塊8通道的帶RS485數(shù)字量輸入模塊，用于接收原料場(chǎng)原有系統(tǒng)的物料選擇信號(hào)。物料選擇的信號(hào)通過RS485的方式進(jìn)入新上的報(bào)表系統(tǒng)工控機(jī)。

為了實(shí)現(xiàn)上述功能，需要以下主要硬件：

1），帶RS485模擬量輸入模塊，采用研華的ADAM-4117，該模塊是16位A/D、8通道，可以采集電壓、電流模擬量信號(hào)，并且所有通道都提供了獨(dú)立的可編程的輸入范圍。

2），帶RS485的數(shù)字量輸入輸出模塊，采用研華的ADAM-4055，該模塊是將8DI/8DO集成在一起，并帶LED指示燈。

3），工控機(jī)采用研華的IPC-610L，一入二出的隔離器采用深圳萬訊的MSC301EC0CC，打印機(jī)采用惠普品牌下的激光打印機(jī)，顯示器選用三星品牌下的液晶顯示器。

4），無線調(diào)制解調(diào)器是本套方案成敗的關(guān)鍵所在。無線電技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)采集/控制應(yīng)用主要分兩大類：230MHz頻段的窄帶通訊和2.4GHz頻段的擴(kuò)頻通訊。和傳統(tǒng)的230MHz頻段的窄帶通訊技術(shù)相比較，2.4GHz跳頻擴(kuò)頻通訊技術(shù)在以下方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)：

● 不需要當(dāng)?shù)氐臒o線電管理部門分配專用的頻點(diǎn)資源；

● 抗環(huán)境噪聲干擾。在2.4GHz頻段下，環(huán)境噪聲干擾信號(hào)的電平是很低的；

● 抗工業(yè)環(huán)境電火花干擾。在2.4GHz頻段，工業(yè)環(huán)境電火花干擾信號(hào)的功率譜密度分布微乎其微；

● 抗同頻干擾。具有智能化水平的2.4GHz跳頻擴(kuò)頻通訊設(shè)備，能夠自動(dòng)避開同頻干擾。

● 傳輸數(shù)據(jù)的速率高，速率可達(dá)115.2Kbps；傳輸質(zhì)量極佳性能可靠、穩(wěn)定；本工程無線調(diào)制解調(diào)器選用美國(guó)DATA-LINC GROUP公司制造的2.4GHz跳頻擴(kuò)頻通訊設(shè)備：SRM6100工業(yè)級(jí)無線電調(diào)制解調(diào)器及相應(yīng)的國(guó)產(chǎn)附件，如天線，射頻電纜等。該產(chǎn)品具有2.4GHz跳頻擴(kuò)頻通訊技術(shù)的上述的所有優(yōu)勢(shì)。另外，SRM6100工業(yè)級(jí)無線電調(diào)制解調(diào)器還具有以下優(yōu)勢(shì)：

● 與各種品牌（如GE、Omron、AB、西門子等）的PLC有很好的通訊兼容性。

● 品質(zhì)因素高：工作環(huán)境溫度為 -40 oC -- +75 oC

● 智能頻譜技術(shù)：能夠自動(dòng)地避開同頻干擾的影響。即使二套相互獨(dú)立系統(tǒng)的設(shè)備安裝在同一地點(diǎn)，相互之間也不會(huì)干擾對(duì)方的工作

● 強(qiáng)大的通訊糾錯(cuò)能力：通過自身強(qiáng)大的糾錯(cuò)功能，極低的故障率。

● 無論是作為主站或是從站，無論是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式還是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式，它們?cè)谟布隙际且粯拥模皇莾?nèi)部工作參數(shù)設(shè)置不同。使用"窗口"操作系統(tǒng)所包含的"超級(jí)終端"，就可以方便地對(duì)系統(tǒng)的各臺(tái)站進(jìn)行維護(hù)。這意味著備份設(shè)備的型號(hào)是單一的，備份的設(shè)備量將大大減少。

5），項(xiàng)目在實(shí)施過程中需要考慮防雷接地等保護(hù)措施。

（二）軟件實(shí)現(xiàn)方面

上位機(jī)組態(tài)軟件發(fā)出的采集數(shù)據(jù)命令，通過串行通訊數(shù)據(jù)接口送到所連接的SRM6100無線調(diào)制解調(diào)器，SRM6100無線調(diào)制解調(diào)器將這些命令加載在2.4GHz載波信號(hào)上，發(fā)給遠(yuǎn)端的球團(tuán)站和燒結(jié)站的SRM6100無線調(diào)制解調(diào)器，球團(tuán)站和燒結(jié)站的SRM6100無線調(diào)制解調(diào)器將收到的2.4GHz載波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)后，從中檢出有用信號(hào)，并把它們送到各自對(duì)應(yīng)的RTU設(shè)備。RTU設(shè)備接受到上位機(jī)組態(tài)軟件發(fā)出的采集數(shù)據(jù)命令后，隨即把已經(jīng)采集到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過所連接的SRM6100無線調(diào)制解調(diào)器發(fā)送回上位機(jī)，從而完成遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集的過程。原料場(chǎng)操作室內(nèi)部的模擬量數(shù)據(jù)采集也是同樣的過程。對(duì)于物料的選擇，由原料場(chǎng)原有的PLC系統(tǒng)輸出相應(yīng)的物料選擇信號(hào)到原料場(chǎng)數(shù)字量輸入模塊，通過特定的程序讀取物料選擇信號(hào)，根據(jù)這些信號(hào)來區(qū)分和計(jì)算物料的種類和累積量。軟件的編寫和調(diào)試可以購買特定的軟件或者用VB等高級(jí)語言編寫。

三、結(jié)束語

無線電作為傳輸媒體在下面兩種情況下是比較理想的選擇：一是走線非常的困難；二是長(zhǎng)距離的布線。跳頻擴(kuò)頻通訊技術(shù)已在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，如大型的鋼廠中能源中心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自來水廠供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集/監(jiān)控系統(tǒng)等。跳頻擴(kuò)頻通訊技術(shù)為遠(yuǎn)距離的信號(hào)傳輸提供了良好的可靠的解決方案，我相信，跳頻擴(kuò)頻通訊技術(shù)將在各行各業(yè)的數(shù)據(jù)無線傳輸上有更廣范圍的應(yīng)用！