摘要:主要介紹了一種無線傳輸產(chǎn)品在水廠供水自動控制中的實(shí)際應(yīng)用方法,并對比了有線傳輸方式和無線傳輸方式的優(yōu)缺點(diǎn),總結(jié)了產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用情況。
關(guān)鍵詞:無線傳輸有線傳輸比較水廠供水運(yùn)行情況
1概述
大唐巖灘水力發(fā)電有限責(zé)任公司(以下簡稱“業(yè)主”)2010年開始進(jìn)行擴(kuò)建工程的施工,需要為施工單位提供取水點(diǎn),取水點(diǎn)為原用于生活供水的一個(gè)100m3的圓形水池,取水點(diǎn)與水廠分布在一座500米高的山頭的兩側(cè),環(huán)山距離約3公里,中間有電廠一期廠房。水池原供水方式為通過水廠控制中心的PLC控制兩臺供水泵進(jìn)行定時(shí)供水,此供水方式滿足不了施工單位的連續(xù)用水需求,為了保證施工用水,需要根據(jù)水池水位實(shí)時(shí)供水。因此,需要對原水泵控制方式進(jìn)行改造。
2方案的選擇
水廠控制中心的控制PLC采用的是施耐德電氣Premium TSX PLC,為實(shí)現(xiàn)根據(jù)水池水位實(shí)時(shí)供水,必須將水池水位信號引入水泵控制PLC。
承接此項(xiàng)改造項(xiàng)目的施工單位最初提出的方案為從水池埋設(shè)電線桿至水廠,通過架空電纜將水池水位的開關(guān)量信號送至水廠控制中心,此方案也是控制信號引入的常規(guī)方法,看起來無可非議,但預(yù)算價(jià)格高達(dá)90多萬元,超出了業(yè)主的預(yù)想,而且此方案還牽涉到埋桿需征用農(nóng)民的土地的問題,協(xié)調(diào)很困難,此方案被否決。之后承建單位提出了第二個(gè)方案:取消埋桿,通過將信號電纜埋入地下的方式,預(yù)算可降低到60多萬元,此方案雖降低了成本,但是將信號電纜埋入地下,一方面仍存在埋設(shè)電纜需補(bǔ)償農(nóng)民的問題,另一方面還存在電纜埋入農(nóng)民耕種的土地中,容易被損壞,且損壞后難以查找故障點(diǎn)的問題,此方案也不合適。
此時(shí),一方面是擴(kuò)建工程的施工單位用水的迫切需要,另一方面是水池水位信號引入的方案定不下來,業(yè)主陷入了兩難的境地。
此問題最終提到了擴(kuò)建工程項(xiàng)目部機(jī)電部,要求機(jī)電部拿出一個(gè)合理的方案。由于電纜傳輸信號的方式不論是敷設(shè)電線桿還是埋入地下,都存在造價(jià)高、牽涉到農(nóng)民的土地補(bǔ)償?shù)膯栴},要避免這些問題,只有采用無線傳輸信號的方式。而且用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式比有線傳輸方式相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
1. 成本廉價(jià)
有線通信方式的建立必須架設(shè)電纜,或挖掘電纜溝,因此需要大量的人力和物力;而用無線傳輸方式只需要在每個(gè)終端安裝無線數(shù)傳模塊既可。相比之下用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式,節(jié)省了人力物力,投資是相當(dāng)節(jié)省的。
2. 建設(shè)工程周期短
當(dāng)要把相距數(shù)公里到數(shù)十公里距離的遠(yuǎn)程站點(diǎn)相互連接通訊的時(shí)候,采用有線的方式,必須架設(shè)長距離的電纜或者挖掘漫長的電纜溝,這個(gè)工程周期可能就需要數(shù)個(gè)月的時(shí)間,而用數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?,只需要架設(shè)適當(dāng)高度的天線,工程周期只需要幾天或者幾周就可以,相比之下,無線的方式可以迅速組建起通信鏈路,工程周期大大縮短。
3. 適應(yīng)性好
有線通訊的局限性太大,在遇到一些特殊的應(yīng)用環(huán)境,比如遇到山地、湖泊、林區(qū)等特殊的地理環(huán)境或是移動物體等布線比較困難的應(yīng)用環(huán)境的時(shí)候,將對有線網(wǎng)絡(luò)的布線工程有著極強(qiáng)的制約力,而用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式將不受這些限制,所以說用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式將比有線通訊有更好的更廣泛的適應(yīng)性,幾乎不受地理環(huán)境限制。
4. 設(shè)備維護(hù)上更容易實(shí)現(xiàn)
有線通訊鏈路的維護(hù)需沿線路檢查,出現(xiàn)故障時(shí),一般很難及時(shí)找出故障點(diǎn),而采用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式只需維護(hù)數(shù)傳模塊,出現(xiàn)故障時(shí)則能快速找出原因,恢復(fù)線路正常運(yùn)行。
咨詢了幾個(gè)大的自動化控制公司,都沒有使用無線傳輸信號的經(jīng)驗(yàn);其他廠家的PLC雖然有無線傳輸模塊,但和PLC配套使用,只有選用第三方開發(fā)的無線傳輸設(shè)備比較合理。
目前,各廠家開發(fā)的無線傳輸設(shè)備種類繁多,價(jià)格也相差很大,在進(jìn)行了多次比較以后,最終選用了性價(jià)比較高,結(jié)構(gòu)簡單,維護(hù)容易的西安達(dá)泰電子有限責(zé)任公司的DTD110系列無線測控終端。
3DTD110系列無線測控終端簡介
DTD110系列無線測控終端是一種遠(yuǎn)端測控單元裝置,測控終端集A/D功能和I/O功能為一體,負(fù)責(zé)對現(xiàn)場信號、工業(yè)設(shè)備的監(jiān)測和控制。該模塊提供4路模擬量信號輸入和4路模擬量信號輸出;或者4路開關(guān)量輸入、4路開關(guān)量輸出。模擬量可以是0~5V電壓信號,或者是4~20mA電流信號。能采集工業(yè)現(xiàn)場的變送器輸出的各種模擬量、開關(guān)量信號;可以輸出控制信號,控制繼電器輸出。
產(chǎn)品型號 說明
DTD110FA 4通道模擬輸入,遠(yuǎn)端4通道模擬輸出,200米以內(nèi)。
DTD110FB 同上,參考距離1000米左右
DTD110FC 同上,參考距離2000米左右
DTD110HA 4通道開關(guān)輸入,遠(yuǎn)端4通道開關(guān)輸出,200米以內(nèi)。
DTD110HB 同上,參考距離1000米左右
DTD110HC 同上,參考距離2000米左右
產(chǎn)品特點(diǎn):
◆ 多種配置應(yīng)用方案,可以滿足用戶不同的需要
◆ 4個(gè)開關(guān)量輸入通道,4個(gè)開關(guān)量輸出通道
◆ 4個(gè)模擬量輸入通道,4個(gè)模擬量輸出通道
◆ 可以直接代替有線的PLC設(shè)備
◆ 一體化設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)緊湊,軌道式安裝,安裝方便
◆ 多種產(chǎn)品規(guī)格適應(yīng)于不同的傳輸距離
◆ 射頻輸出功率10mW、500mW、1000mW
◆ GFSK調(diào)制,高效前向糾錯(cuò)信道編碼技術(shù)
◆ 軟件無線電技術(shù)保證高抗干擾能力和低誤碼率
◆ ISM 頻段433MHz,無需申請頻點(diǎn)
◆ 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),能工作于各種惡劣環(huán)境
◆ 直流9~24V供電,電流小于800mA
◆ 標(biāo)準(zhǔn)PVC外殼:115×74×60mm
4方案的實(shí)現(xiàn)
由于我們的實(shí)際應(yīng)用只需傳輸水池水位的開關(guān)量信號,考慮傳輸距離的要求,我們選用了型號為DTD110HC的開關(guān)量模塊,DTD110HC模塊提供點(diǎn)對點(diǎn)無線遙測遙控功能,通常該模塊是成對使用的,一個(gè)是發(fā)射模塊,一個(gè)是接收模塊。通過將安裝在水池的三個(gè)浮球水位信號器提供的三個(gè)液位信號引入發(fā)射模塊,接收模塊接收信號后將輸出信號引入水廠控制中心的PLC,由PLC實(shí)現(xiàn)對水池水位的自動控制。
由于無線傳輸模塊需要提供電源,所以在離水池300米遠(yuǎn)的一個(gè)變電站內(nèi)安裝了一個(gè)控制箱,水池水位信號通過沿輸水管敷設(shè)的信號電纜首先引入發(fā)射模塊。另因信號傳輸距離超過了一對無線傳輸模塊的最遠(yuǎn)傳輸距離,所以增加了一級中繼,即在水池與水廠控制中心之間的電廠廠房內(nèi)安裝一個(gè)控制箱,在控制箱內(nèi)安裝一個(gè)接收模塊和一個(gè)發(fā)射模塊,接收模塊接收變電站內(nèi)發(fā)射模塊發(fā)送的數(shù)據(jù),輸出接至發(fā)射模塊,發(fā)射模塊再將數(shù)據(jù)發(fā)送至水廠控制中心的接收模塊。整個(gè)系統(tǒng)接線原理圖如下:
圖一:水池水位信號及變電站內(nèi)控制箱接線原理圖
圖二:電廠內(nèi)中繼控制箱接線原理圖
圖三:水廠控制中心控制柜接線原理圖
使用此無線傳輸方案,需要投入的設(shè)備為3個(gè)浮球式水位信號器,300米4×1.5電纜,4個(gè)無線傳輸模塊,2個(gè)控制箱及配套元器件,總投資不超過10萬元,且在一周內(nèi)就完成了施工及調(diào)試工作,與原兩個(gè)方案相比較,極大的節(jié)省了投資,大大縮短了施工周期。
5設(shè)備運(yùn)行情況
設(shè)備投運(yùn)4個(gè)月后出現(xiàn)了信號傳輸失敗的故障,但因模塊無故障指示燈,無法直觀確認(rèn)是水池至變電站控制箱電纜的故障還是某一個(gè)無線傳輸模塊的故障,經(jīng)故障查找,最終確定為模塊故障,更換故障的一組模塊后,設(shè)備一直運(yùn)行正常。結(jié)果表明,無線傳輸方式在本工程的應(yīng)用是成功的。如果對無線傳輸模塊進(jìn)一步的改進(jìn),增加電源指示燈,輸入/輸出信號指示燈,故障指示燈,更加便于用戶使用,相信此類無線傳輸設(shè)備會有更廣闊的應(yīng)用前景。
作者簡介:李凱(1971-),男,廣西興安人,工程師,主要從事電廠自動化設(shè)備的檢修維護(hù)工作。
注:文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。