周偉 譚娜

摘 要：本文介紹了一種基于WIA-PA工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)釜控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)采用WIA-PA無線通信標(biāo)準(zhǔn)進行數(shù)據(jù)傳輸，采集反應(yīng)釜壓力數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)以及計量泵數(shù)據(jù)，并發(fā)送給控制平臺，從而現(xiàn)實對反應(yīng)釜數(shù)據(jù)監(jiān)測以及控制。

關(guān)鍵詞：WIA-PA ;反應(yīng)釜;壓力;溫度

1 背景技術(shù)

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，監(jiān)測以及控制設(shè)備是化工中重要的部分，而目前反應(yīng)釜的監(jiān)控已經(jīng)實現(xiàn)了電子設(shè)備的進入，但是沒有實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能，所以需要一套網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測設(shè)備，實現(xiàn)可以遠程監(jiān)控反應(yīng)釜的工作狀態(tài)，提高監(jiān)測以及監(jiān)控的智能化。

2 系統(tǒng)介紹

實現(xiàn)對反應(yīng)釜溫度、壓力、進料配比、出料控制，系統(tǒng)的中底層硬件組成包括壓力采集單元、溫度采集單元、進料比調(diào)控閥門、出料控制閥門;網(wǎng)絡(luò)層硬件平臺包含無線網(wǎng)絡(luò)平臺模式;監(jiān)控層的硬件平臺為電腦、服務(wù)器、交換機、防火墻等信息管理以及防護設(shè)備。

3 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)組成：

a）現(xiàn)場采集硬件平臺

現(xiàn)場采集硬件平臺是工業(yè)反應(yīng)釜互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的底層平臺?，F(xiàn)場采集硬件平臺為系統(tǒng)提供底層數(shù)據(jù)（壓力數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、計量泵數(shù)據(jù)等）。需要增加壓力、溫度以及控制單位設(shè)備。

b）網(wǎng)絡(luò)平臺

網(wǎng)絡(luò)平臺是工業(yè)反應(yīng)釜互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中間層平臺。網(wǎng)絡(luò)平臺為工業(yè)反應(yīng)釜互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)交流平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時交互。需要增加網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑設(shè)備。

c）管理軟件平臺

管理軟件平臺是工業(yè)反應(yīng)釜互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)最后層平臺。網(wǎng)絡(luò)平臺為工業(yè)反應(yīng)釜互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)展示以及反應(yīng)釜控制。需要增加管理軟件。

d）數(shù)據(jù)存儲平臺

數(shù)據(jù)存儲平臺是工業(yè)反應(yīng)釜互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)存儲平臺。需要增加磁盤陣列。

3.1硬件搭建：

現(xiàn)場采集硬件平臺：

1）壓力采集單元實現(xiàn)對化學(xué)制劑反應(yīng)釜中反應(yīng)時，實時監(jiān)測反應(yīng)釜內(nèi)壓力的變化。壓力采集單元直接連接反應(yīng)釜內(nèi)，實時指示反應(yīng)釜內(nèi)壓力的大小。反應(yīng)釜內(nèi)如果沒有壓力采集單元 ， 或者壓力采集單元失靈，反應(yīng)釜內(nèi)的壓力就無法表示，從而直接危及安全。反應(yīng)釜內(nèi)上裝置靈敏、準(zhǔn)確的壓力采集單元，操作人員就能憑壓力采集單元正確的操控反應(yīng)釜 ， 確保安全、經(jīng)濟的運行。

2）溫度采集單元實現(xiàn)對化學(xué)制劑反應(yīng)釜中反應(yīng)時，實時監(jiān)測反應(yīng)釜內(nèi)溫度的變化。所以溫度采集單元應(yīng)測量和指示反應(yīng)釜內(nèi)壓力的大小。反應(yīng)釜如果溫度采集單元 ， 或者溫度采集單元失靈 ， 反應(yīng)釜的溫度就無法表示 ， 從而直接影響化學(xué)制劑的反應(yīng)效率甚至于危及安全。反應(yīng)釜上裝置靈敏、準(zhǔn)確的溫度采集單元 ， 操作人員就能憑溫度采集單元正確的操控反應(yīng)釜， 確保安全、經(jīng)濟的運行。

3）控制器作為系統(tǒng)中的一個控制單元，對系統(tǒng)中每一個閥門單元實施控制以及監(jiān)督，反應(yīng)釜閥門區(qū)分進料閥門、出料閥門、給水閥門等，為了實現(xiàn)對其控制將控制器的每一路控制信號以及采集信號與閥門進行有線鏈接，到達控制以及其狀態(tài)的采集。

4）計量泵采集器作為系統(tǒng)中的一個計量泵采集器單元，對系統(tǒng)中每一個計量泵數(shù)據(jù)采集，計量泵采集器與計量泵進行總線鏈接，到達計量泵數(shù)據(jù)獲取，每個計量泵需要一個計量泵采集器。

反應(yīng)釜閥門區(qū)分進料閥門、出料閥門、給水閥門等，為了實現(xiàn)對其控制將控制器的每一路控制信號以及采集信號與閥門進行有線鏈接，到達控制以及其狀態(tài)的采集。

網(wǎng)絡(luò)層硬件平臺：

網(wǎng)絡(luò)層硬件平臺支持NB-IoT，NB-IoT是IoT領(lǐng)域一個新興的技術(shù)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）。NB-IoT支持待機時間長、對網(wǎng)絡(luò)連接要求較高設(shè)備的高效連接; LTE中的很多標(biāo)準(zhǔn)接手于3G UMTS的更新并最后成為4G移動通信技術(shù)。其中簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)成為其中的工作重點。需要將原有的UMTS下電路交換+分組交換結(jié)合網(wǎng)絡(luò)簡化為全IP扁平化基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu);5G網(wǎng)絡(luò)的主要目標(biāo)是讓終端用戶始終處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，5G網(wǎng)絡(luò)將來支持的設(shè)備遠遠不止是智能手機——它還要支持智能手表、健身腕帶、智能家庭設(shè)備如鳥巢式室內(nèi)恒溫器等，5G網(wǎng)絡(luò)是指下一代無線網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)將是4G網(wǎng)絡(luò)的真正升級版，它的基本要求并不同于無線網(wǎng)絡(luò);WIA-PA 網(wǎng)絡(luò)采用星型和網(wǎng)狀結(jié)合的兩層網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，如圖所示，第一層的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)由網(wǎng)關(guān)和路由設(shè)備組成;第二層的星型結(jié)構(gòu)由路由設(shè)備及現(xiàn)場設(shè)備或手持設(shè)備組成，WIA-PA 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議遵循ISO/OSI 的七層結(jié)構(gòu)，但只定義了數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層;LoRaWAN是建立在LoRa技術(shù)之上的一種協(xié)議規(guī)格，LoRaWAN使用非授權(quán)的ISM頻段去建立傳感器與網(wǎng)關(guān)設(shè)備之間的低功耗、廣域通訊機制?；谠摌?biāo)準(zhǔn)的方法有助于快速構(gòu)建出可用的LPWAN公用、私用網(wǎng)絡(luò)，也包括對雙向數(shù)據(jù)安全加密、互操作性、移動性、精準(zhǔn)定位等特性。

4 結(jié)束語

通過本產(chǎn)品的現(xiàn)場應(yīng)用，可實現(xiàn)對反應(yīng)釜監(jiān)測以及控制，同時將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器后，可通過上位機軟件實現(xiàn)實時計量、歷史趨勢曲線等功能，達到了減員增效的目的，實現(xiàn)了工廠智能化管理。

參考文獻：

[1]《工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò) WIA 規(guī)范第 1 部分： 用于過程自動化的 WIA 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信規(guī)范》

GB/T 36465-2018網(wǎng)絡(luò)終端操作系統(tǒng)總體技術(shù)要求

（沈陽中科奧維科技股份有限公司，遼寧 沈陽 110179）