無線通訊技術在輸油泵站液位控制中的運用論文

　　目前無線數據通訊技術在工控應用中不斷升溫，無線通訊正在深入各種行業。無線通訊技術取代了數據電纜來完成點對點或點對多點的數據通信，傳統的信號電纜方式的優點是傳輸速度快，信號間相互隔離好，但施工布線工程量大，檢查和修理非常不便。隨著微電子技術的不斷發展，無線數據傳輸技術得到了越來越多的推廣和應用，目前常用無線數據通訊技術主要有超寬帶通信技術、NFC(近場通信)、RFID(射頻識別)、LTE(Long-Term Evolution，長期演進)和4G等，在工業系統主要采用的是RFID和NFC技術。

　　我單位污水處理系統屬于后建設備，原有DCS系統中沒有設置信號采集點，污水池距離控制中心較遠，無法及時了解和控制污水水位。由于站內地面已經經過硬化處理，重新布線比較困難，根據現場條件擬用無線通信轉換模塊和微型計算機相結合，配合無線數據傳輸技術，實現對現場污水液位信號的采集和監控管理。

　　系統設計組成：現場工藝介質為污水，液位計選用投入式靜壓液位變送器，輸出信號為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微型功率無線數據傳輸模塊;接收端采用RS485轉4-20MA的轉換模塊接入ABB的AI模塊和OPTO22通訊模塊和路由器將采集的液位數據顯示在微電腦上。

　　1現場部分

　　1.1 現場液位計

　　選用星儀CYW11投入式靜壓液位變送器傳感器，采用進口擴散硅壓力敏感元件和先進的膜片隔離技術，防堵塞和防結垢性能較好。穩定性好，響應速度快，對渾濁水體較為適用，污水池深度5米，采用電纜投入式性價比較高。直流電源24V精度0.25%FS，響應頻率≤500HZ，防護等級IP68，輸出信號：RS458;標準Modbus—RTU協議(03功能);串口數據格式：9600bps。N，8，1;輸出數據0～2000。

　　1.2 現場無線數據模塊

　　SRWF-108型微功率無線數傳模塊是上海桑銳電子科技有限公司采用高效FEC前向糾錯技術結合高性能的無線射頻IC， 以及高速微處理器相結合開發出的一款無線通信模塊，該無線通信模塊具有很強的抗干擾能力， 全透明傳輸， 體積小，功耗低傳輸距離遠的特點，使用時不需要任何編碼技術。

　　特點1.微發射功率：最大30dbm(1W)的發射功率，抗干擾能力較強 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。基于FSK的調制方式，采用高效通信協議，在信道誤碼率為10-2。4.傳輸距離遠。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。本系統和現場儀表通訊采用RS485模式，速率96000.

　　1.3 現場電源

　　采用明偉雙路輸出5V/3A，24V/1.8A開關電源 型號D-60B雙組輸出開關電源，24V提供給現場液位計;5V提供給現場無線發射數據模塊。

　　2 接收端部分

　　(1)使用SRWF-108型微功率無線數傳模塊，設置為接收狀態，保證傳輸速率和發射極一致。

　　(2)數模轉換模塊：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)，支持標準MODBUS-RTU協議及自定義ASCII協議。模擬輸出端與通訊端采用光電隔離，隔離耐壓2500V，可以有效防止現場的干擾，確保系統穩定可靠。

　　(3)接收端設置電源和現場端電源一樣。

　　(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OPTO22通訊模塊接入DCS系統的控制器和路由器將監測數據顯示到微電腦。

　　3 SCADA系統

　　SCADA系統軟件過去常常運行在DOS、VMS 和 UNIX系統中，近年來幾乎所有SCADA系統都能轉移到Windows NT和Linux系統下運行，這從一定程度上降低了系統軟件成本，但對于安全性要求很高的場合，還是要選用UNIX系統，作為一種折中的方法，通常服務器采用UNIX系統，工作站選用Windows NT系統。

　　本SCADA系統中控制中心數據服務器和站控PLC/RTU之間，通過內部工業專線進行遠程通訊，通訊協議采用的是IEC870-5標準通訊協議;控制中心的數據服務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上采用TCP/IP、OPC或Modbus協議進行數據通訊。其上位機軟件語言采用ABB廠家專門的可視化編程軟件編輯，進行系統組態、分配地址等，有較強的人機界面，便于數據的傳輸和控制，擴展度好，由于篇幅所限不再附述。

　　4 污水泵的控制

　　根據實際情況，液位控制部分不再進入SCADA系統，SCADA系統只提供數據顯示和限位報警功能，當液位達到報警值時，在微電腦上報警(可以消除報警聲音)后，采用員工手持式遙控開關遠程控制污水泵啟停。節省一套AD模塊，降低了整個系統的成本。

　　5 結語

　　無線數據傳輸技術在測控領域得到越來越廣泛的應用，該技術最大的特點是通信雙方省去布線，易于維護成本低、易用性強、擴展性好。無線數據傳輸技術為實現測控儀器的連接提供了靈活的結構設計方案。本文主要介紹了在實際工作中，當在設計定型需要擴展采集數據時，一種成本較小的實施實例，體現了無線數據傳輸技術在實現測控制系統中靈活的擴展運用的特點。

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