方原柏

對(duì)于無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通?？梢圆捎秒姵毓╇?、電網(wǎng)供電，但也有自帶能量采集器實(shí)現(xiàn)供電的。工程設(shè)計(jì)中，或許不會(huì)對(duì)供電問(wèn)題考慮太多，按制造商要求給網(wǎng)關(guān)提供220 V(AC)電源，或無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備成套帶鋰電池即可。

運(yùn)行多年以后，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用同一制造商無(wú)線通信系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的反饋無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，故障率低，抗干擾能力要好于有線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，但是約1～2 a需更換專用鋰電池，價(jià)格昂貴，因而業(yè)主不太愿意擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)投入流程行業(yè)應(yīng)用已經(jīng)有十多年了，制造商也逐漸意識(shí)到供電不是一個(gè)小問(wèn)題，因而也推出一些新產(chǎn)品，在供電方面提供了幾種選擇。比如有的產(chǎn)品用戶訂貨時(shí)可選擇鋰電池供電、24 V(DC)有線電源供電，那么在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電設(shè)計(jì)時(shí)可否有所考慮，做相應(yīng)的變動(dòng)呢？

1 不同類(lèi)型無(wú)線設(shè)備的供電方案

針對(duì)無(wú)線設(shè)備的不同類(lèi)型，一直存在多種供電方案，比如現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采用小型鋰電池供電，適配器有的是由配用的有線HART設(shè)備供電，有的采用小型鋰電池供電，路由器采用小型鋰電池供電，網(wǎng)關(guān)通常采用220 V(AC)供電。一些負(fù)荷較重的路由器或不采用220 V(AC)供電的網(wǎng)關(guān)也可能采用中型鋰電池供電。

當(dāng)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、需電源供電的路由器和網(wǎng)絡(luò)中的中繼器靠近主電源時(shí)，利用電網(wǎng)供電的電源可以說(shuō)是優(yōu)點(diǎn)突出，如無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備就不必糾結(jié)刷新率太快影響電池壽命，只要工藝需要，選快速刷新的哪一檔都沒(méi)問(wèn)題。然而，利用電網(wǎng)供電選項(xiàng)不適合移動(dòng)設(shè)備上安裝的無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)變送器，因?yàn)殡娎|必須連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上。加了電源接線，就不是真正的“無(wú)線”了。

2 可提供供電方案選型的無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

2.1 霍尼韋爾公司SmartLine無(wú)線設(shè)備

2018年霍尼韋爾公司推出SmartLine無(wú)線壓力變送器、無(wú)線溫度變送器和無(wú)線通用I/O變送器。該系列產(chǎn)品在供電方面有兩個(gè)特點(diǎn)：可使用長(zhǎng)壽命商品電池，也可選擇在現(xiàn)場(chǎng)使用24 V(DC)電源。長(zhǎng)壽命商品電池采用商用非專利3.6 V亞硫酰氯鋰(LiSOCl2)電池，現(xiàn)場(chǎng)使用的24 V電源是通過(guò)可選的24 V(DC)電源模塊，有線連接24 V(DC)電源，在外供16～28 V(DC)輸入電壓時(shí)，最大輸入電流100 mA。SmartLine無(wú)線變送器部件如圖1所示，由圖1可以看出變送器的供電部件可以選擇電池盒或24 V(DC)電源模塊[1]。

圖1 SmartLine無(wú)線變送器部件示意

當(dāng)采用外部24 V(DC)電源供電時(shí)，其接線同有線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備一樣，如圖2所示。電源的正負(fù)極接表殼內(nèi)的電源正負(fù)端子[2]，與有線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的接線完全一樣。

圖2 采用外部24 V(DC)電源供電接線示意

2.2 橫河電機(jī)的無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

同為ISA100 Wireless無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)主要制造商之一的橫河電機(jī)，也推出了新款EJX系列無(wú)線壓力、差壓變送器和YTMX580無(wú)線溫度變送器。電源供電也采用兩種可以選擇的供電方式：長(zhǎng)壽命商品電池供電或外部24 V(DC)電源。電池采用市面上可以購(gòu)買(mǎi)到的標(biāo)準(zhǔn)的D型亞硫酰氯鋰電池，可方便用戶自行購(gòu)買(mǎi)，電池的更換成本低而且即使在危險(xiǎn)區(qū)域也可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行更換。外部電源供電型采用10.5～30 V(DC)，額定電流為36 mA[3]。

3 外部24 V電源設(shè)計(jì)方案

外部24 V(DC)電源設(shè)計(jì)方案通?？蛇x來(lái)自控制室的24 V(DC)電源或安裝在就地的由太陽(yáng)能供電的24 V(DC)電源。

3.1 來(lái)自控制室的24 V(DC)電源

在大多數(shù)情況下，無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和有線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是混合使用的，控制室內(nèi)會(huì)設(shè)有為有線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電的24 V(DC)電源，可由控制室引出為多臺(tái)分散在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線設(shè)備的供電線路。如果就地?zé)o線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備集中且數(shù)量眾多，也可考慮就地設(shè)24 V(DC)電源供電箱，由控制室引來(lái)220 V(AC)供電電源或就地引可靠的220 V(AC)供電電源，然后由供電箱引出24 V(DC)電源，再分別向就地布置的無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電如圖3所示。

圖3 由電源箱向無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電示意

3.2 太陽(yáng)能供電的24 V(DC)電源

太陽(yáng)能供電的24 V(DC)電源屬于自帶能量采集器實(shí)現(xiàn)供電的方法之一，能量采集器可采用太陽(yáng)能、熱能、振動(dòng)、壓電、磁電和風(fēng)力等多種解決方案，而太陽(yáng)能是其中較為成熟的方案。很多無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的制造商有太陽(yáng)能板電池的配套產(chǎn)品，如果需要采用24 V(DC)電源的太陽(yáng)能板電池供電[6]，安裝方式可以參照?qǐng)D4所示[4]。

圖4 采用太陽(yáng)能電池供電的安裝示意

4 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和使用并不追求“全無(wú)線”的接線方式，常常在必要的時(shí)候也與有線方式結(jié)合，關(guān)鍵是看應(yīng)用的需求和最高性價(jià)比。所以在無(wú)線線場(chǎng)設(shè)備電源問(wèn)題上，還是要看采用哪種方式最合適。無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備推出的兩種供電方式可選擇的產(chǎn)品，對(duì)于用戶有需求、經(jīng)濟(jì)又合算的考慮。對(duì)設(shè)計(jì)人員和用戶都多了一種選擇。