彭獲鋒

【摘要】根據(jù)某鋼廠生產(chǎn)的現(xiàn)實需要，對現(xiàn)有的球團(tuán)、燒結(jié)及原料場的物料進(jìn)行計量，并將上述的信號進(jìn)行集中顯示在原料場控制室，本文主要講述了如何將上述3個地方的需要計量的信號引進(jìn)原料場控制室，并進(jìn)行集中顯示和生成報表。

【關(guān)鍵字】通訊協(xié)議， RS485，2.4GHz跳頻擴頻通訊技術(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、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)一臺電子皮帶秤和燒結(jié)一臺電子皮帶秤的信號引入原料場控制室新上的報表系統(tǒng)。原料場上的數(shù)臺電子皮帶秤的信號同時也引進(jìn)新上的報表系統(tǒng)，而且原料場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間是運送不同的物料。上述的信號需要在新上的系統(tǒng)上進(jìn)行集中監(jiān)測并生成日報表。另外，上述3個廠房相距較遠(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，如何將需要的信號引進(jìn)原料場控制室是此項目的成敗關(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)合本工程的實際情況看，本工程采用無線傳輸?shù)哪Ｊ?，因為原料場、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)自動化領(lǐng)域，常用的通訊協(xié)議有RS232 /RS485串口通訊和計算機網(wǎng)絡(luò)通訊（以太網(wǎng)口通訊）。無線電數(shù)據(jù)通訊鏈路其實只是一種完全透明的傳輸媒介，對于標(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，我國的地面測控工程師對各種航天器的遙測遙控作業(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)實現(xiàn)原理

（一）硬件方面

1， 將球團(tuán)系統(tǒng)原有的一臺計量秤信號所對應(yīng)的隔離器改為一入二出的隔離器，一路4～20mA信號進(jìn)入原有的PLC系統(tǒng)，一路4～20mA信號進(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)的原有的一臺計量秤信號，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。在原料場控制室設(shè)一臺無線調(diào)制解調(diào)器，將接收的球團(tuán)計量秤信號及燒結(jié)機的計量秤信號以RS485方式接入工控機。

2，將原料場系統(tǒng)原有的七臺計量秤信所對應(yīng)的隔離器改為一入二出的隔離器，一路信號進(jìn)入原有的PLC系統(tǒng)，一路4～20mA信號進(jìn)入8通道模擬量模塊，模擬量模塊輸出RS485信號有線的接入工控機。

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

為了實現(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，并且所有通道都提供了獨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，打印機采用惠普品牌下的激光打印機，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跳頻擴頻通訊技術(shù)在以下方面具有明顯的優(yōu)勢：

● 不需要當(dāng)?shù)氐臒o線電管理部門分配專用的頻點資源；

● 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跳頻擴頻通訊設(shè)備，能夠自動避開同頻干擾。

● 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DATA-LINC GROUP公司制造的2.4GHz跳頻擴頻通訊設(shè)備：SRM6100工業(yè)級無線電調(diào)制解調(diào)器及相應(yīng)的國產(chǎn)附件，如天線，射頻電纜等。該產(chǎn)品具有2.4GHz跳頻擴頻通訊技術(shù)的上述的所有優(yōu)勢。另外，SRM6100工業(yè)級無線電調(diào)制解調(diào)器還具有以下優(yōu)勢：

● 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)：能夠自動地避開同頻干擾的影響。即使二套相互獨立系統(tǒng)的設(shè)備安裝在同一地點，相互之間也不會干擾對方的工作

● 強大的通訊糾錯能力：通過自身強大的糾錯功能，極低的故障率。

● 無論是作為主站或是從站，無論是點對多點方式還是點對多點方式，它們在硬件上都是一樣的，只是內(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"超級終端"，就可以方便地對系統(tǒng)的各臺站進(jìn)行維護(hù)。這意味著備份設(shè)備的型號是單一的，備份的設(shè)備量將大大減少。

5），項目在實施過程中需要考慮防雷接地等保護(hù)措施。

（二）軟件實現(xiàn)方面

上位機組態(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載波信號進(jìn)行解調(diào)后，從中檢出有用信號，并把它們送到各自對應(yīng)的RTU設(shè)備。RTU設(shè)備接受到上位機組態(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，從而完成遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集的過程。原料場操作室內(nèi)部的模擬量數(shù)據(jù)采集也是同樣的過程。對于物料的選擇，由原料場原有的PLC系統(tǒng)輸出相應(yīng)的物料選擇信號到原料場數(shù)字量輸入模塊，通過特定的程序讀取物料選擇信號，根據(jù)這些信號來區(qū)分和計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；二是長距離的布線。跳頻擴頻通訊技術(shù)已在工業(yè)自動化領(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。跳頻擴頻通訊技術(shù)為遠(yuǎn)距離的信號傳輸提供了良好的可靠的解決方案，我相信，跳頻擴頻通訊技術(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！