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無(wú)線通訊技術(shù)在輸油泵站液位控制中的運(yùn)用論文
目前無(wú)線數(shù)據(jù)通訊技術(shù)在工控應(yīng)用中不斷升溫，無(wú)線通訊正在深入各種行業(yè)。無(wú)線通訊技術(shù)取代了數(shù)據(jù)電纜來(lái)完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信，傳統(tǒng)的信號(hào)電纜方式的優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度快，信號(hào)間相互隔離好，但施工布線工程量大，檢查和修理非常不便。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)得到了越來(lái)越多的推廣和應(yīng)用，目前常用無(wú)線數(shù)據(jù)通訊技術(shù)主要有超寬帶通信技術(shù)、NFC(近場(chǎng)通信)、RFID(射頻識(shí)別)、LTE(Long-Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn))和4G等，在工業(yè)系統(tǒng)主要采用的是RFID和NFC技術(shù)。
我單位污水處理系統(tǒng)屬于后建設(shè)備，原有DCS系統(tǒng)中沒(méi)有設(shè)置信號(hào)采集點(diǎn)，污水池距離控制中心較遠(yuǎn)，無(wú)法及時(shí)了解和控制污水水位。由于站內(nèi)地面已經(jīng)經(jīng)過(guò)硬化處理，重新布線比較困難，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件擬用無(wú)線通信轉(zhuǎn)換模塊和微型計(jì)算機(jī)相結(jié)合，配合無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)污水液位信號(hào)的采集和監(jiān)控管理。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)組成：現(xiàn)場(chǎng)工藝介質(zhì)為污水，液位計(jì)選用投入式靜壓液位變送器，輸出信號(hào)為RS485;污水池和控制中心間距約460米，中間隔有2堵墻，通訊模塊選用SRWF-108微型功率無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊;接收端采用RS485轉(zhuǎn)4-20MA的轉(zhuǎn)換模塊接入ABB的AI模塊和OPTO22通訊模塊和路由器將采集的液位數(shù)據(jù)顯示在微電腦上。
1現(xiàn)場(chǎng)部分
1.1 現(xiàn)場(chǎng)液位計(jì)
選用星儀CYW11投入式靜壓液位變送器傳感器，采用進(jìn)口擴(kuò)散硅壓力敏感元件和先進(jìn)的膜片隔離技術(shù)，防堵塞和防結(jié)垢性能較好。穩(wěn)定性好，響應(yīng)速度快，對(duì)渾濁水體較為適用，污水池深度5米，采用電纜投入式性價(jià)比較高。直流電源24V精度0.25%FS，響應(yīng)頻率≤500HZ，防護(hù)等級(jí)IP68，輸出信號(hào)：RS458;標(biāo)準(zhǔn)Modbus—RTU協(xié)議(03功能);串口數(shù)據(jù)格式：9600bps。N，8，1;輸出數(shù)據(jù)0～2000。
1.2 現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線數(shù)據(jù)模塊
SRWF-108型微功率無(wú)線數(shù)傳模塊是上海桑銳電子科技有限公司采用高效FEC前向糾錯(cuò)技術(shù)結(jié)合高性能的無(wú)線射頻IC， 以及高速微處理器相結(jié)合開發(fā)出的一款無(wú)線通信模塊，該無(wú)線通信模塊具有很強(qiáng)的抗干擾能力， 全透明傳輸， 體積小，功耗低傳輸距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，使用時(shí)不需要任何編碼技術(shù)。
特點(diǎn)1.微發(fā)射功率：最大30dbm(1W)的發(fā)射功率，抗干擾能力較強(qiáng) 2. ISM頻段工作頻率，載頻頻率429-438MHz，也可提供315/868/915MHz等載頻。3.誤碼率較低�；贔SK的調(diào)制方式，采用高效通信協(xié)議，在信道誤碼率為10-2。4.傳輸距離遠(yuǎn)。在視距情況下，天線高度>3米，可靠傳輸離距>3000m(BER=10-3/1200bps)。5。接口靈活，模塊含有3種接口方式。本系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)儀表通訊采用RS485模式，速率96000.
1.3 現(xiàn)場(chǎng)電源
采用明偉雙路輸出5V/3A，24V/1.8A開關(guān)電源 型號(hào)D-60B雙組輸出開關(guān)電源，24V提供給現(xiàn)場(chǎng)液位計(jì);5V提供給現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線發(fā)射數(shù)據(jù)模塊。
2 接收端部分
(1)使用SRWF-108型微功率無(wú)線數(shù)傳模塊，設(shè)置為接收狀態(tài)，保證傳輸速率和發(fā)射極一致。
(2)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊：采用DAM-DA是模擬量輸出模塊，支持一路RS485和一路RS232輸入，支持0-10V，0-5V，4-20ma，0-20ma等模擬量輸出，采用了12Bit高精度DAC芯片，輸出精度0.1%(千分之一)，支持標(biāo)準(zhǔn)MODBUS-RTU協(xié)議及自定義ASCII協(xié)議。模擬輸出端與通訊端采用光電隔離，隔離耐壓2500V，可以有效防止現(xiàn)場(chǎng)的干擾，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
(3)接收端設(shè)置電源和現(xiàn)場(chǎng)端電源一樣。
(4)ABB的AI模塊：采用AI810-eA， 模擬量輸入模件0/4-20mA ，0/2-10V1*8通道;通過(guò)OPTO22通訊模塊接入DCS系統(tǒng)的控制器和路由器將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示到微電腦。
3 SCADA系統(tǒng)
SCADA系統(tǒng)軟件過(guò)去常常運(yùn)行在DOS、VMS 和 UNIX系統(tǒng)中，近年來(lái)幾乎所有SCADA系統(tǒng)都能轉(zhuǎn)移到Windows NT和Linux系統(tǒng)下運(yùn)行，這從一定程度上降低了系統(tǒng)軟件成本，但對(duì)于安全性要求很高的場(chǎng)合，還是要選用UNIX系統(tǒng)，作為一種折中的方法，通常服務(wù)器采用UNIX系統(tǒng)，工作站選用Windows NT系統(tǒng)。
本SCADA系統(tǒng)中控制中心數(shù)據(jù)服務(wù)器和站控PLC/RTU之間，通過(guò)內(nèi)部工業(yè)專線進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊，通訊協(xié)議采用的是IEC870-5標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議;控制中心的數(shù)據(jù)服務(wù)器與所有本地工作站之間、站控的PLC/RTU與本地操作員工作站之間都是在各自局域網(wǎng)上采用TCP/IP、OPC或Modbus協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。其上位機(jī)軟件語(yǔ)言采用ABB廠家專門的可視化編程軟件編輯，進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)、分配地址等，有較強(qiáng)的人機(jī)界面，便于數(shù)據(jù)的傳輸和控制，擴(kuò)展度好，由于篇幅所限不再附述。
4 污水泵的控制
根據(jù)實(shí)際情況，液位控制部分不再進(jìn)入SCADA系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)只提供數(shù)據(jù)顯示和限位報(bào)警功能，當(dāng)液位達(dá)到報(bào)警值時(shí)，在微電腦上報(bào)警(可以消除報(bào)警聲音)后，采用員工手持式遙控開關(guān)遠(yuǎn)程控制污水泵啟停。節(jié)省一套AD模塊，降低了整個(gè)系統(tǒng)的成本。
5 結(jié)語(yǔ)
無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在測(cè)控領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，該技術(shù)最大的特點(diǎn)是通信雙方省去布線，易于維護(hù)成本低、易用性強(qiáng)、擴(kuò)展性好。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)為實(shí)現(xiàn)測(cè)控儀器的連接提供了靈活的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。本文主要介紹了在實(shí)際工作中，當(dāng)在設(shè)計(jì)定型需要擴(kuò)展采集數(shù)據(jù)時(shí)，一種成本較小的實(shí)施實(shí)例，體現(xiàn)了無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在實(shí)現(xiàn)測(cè)控制系統(tǒng)中靈活的擴(kuò)展運(yùn)用的特點(diǎn)。
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