基于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )控制系統在瀝青站的設計與應用

1 引言

瀝青攪拌站目前現場(chǎng)接線(xiàn)錯綜復雜，接線(xiàn)工作量大，線(xiàn)纜容易出現誤接，設備現場(chǎng)安裝和調試極不方便，而且設備維護中線(xiàn)路故障在設備故障中占有極高比重；瀝青攪拌站目前現場(chǎng)接線(xiàn)為信號線(xiàn)與動(dòng)力線(xiàn)走同一線(xiàn)槽，在原有布線(xiàn)上信號線(xiàn)易受大電流動(dòng)力線(xiàn)干擾。為了縮短現場(chǎng)接線(xiàn)工作量，為了給瀝青站安裝、調試和維護提供便利，縮短安裝和調試工期，同時(shí)為了易于進(jìn)行設備維護，降低設備故障率，采用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信是最佳選擇。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信包括對控制系統各功能模塊進(jìn)行數字量信號采集、數字量動(dòng)作信號輸出、模擬量輸入信號采集和模擬量信號輸出等的無(wú)線(xiàn)數據傳輸。同時(shí)隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，在抗干擾能力上，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信越來(lái)越顯示其優(yōu)越性。

2 項目設計

2.1項目總體

無(wú)線(xiàn)通信模式包括基于ieee 802.15.4無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議的zigbee等,基于ieee802.11無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議的wlan等,基于ieee802.15.3無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議的通信技術(shù)、藍牙技術(shù)等。

本設計為一種集無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸于一體的瀝青站設備，涉及瀝青攪拌站設備。本設計的設計思路：在本設計中建一個(gè)全面無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信覆蓋的瀝青站，實(shí)現控制室內監控操作臺（電腦）、控制器（plc）之間采用工業(yè)以太網(wǎng)，實(shí)現控制室外各個(gè)功能模塊與控制器（plc）之間無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信。此設計可以實(shí)現瀝青站全方位的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信。

2.2技術(shù)方案

在控制室內監控操作臺（電腦）通過(guò)電纜連接控制室內控制器（plc）和無(wú)線(xiàn)模塊。在控制室外控制器（plc）通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊和天線(xiàn)，作為客戶(hù)端；在控制室外各個(gè)功能模塊通過(guò)電纜連接無(wú)線(xiàn)模塊和天線(xiàn)，作為接入點(diǎn)。 所述無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)運用中，分工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )、一級無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和二級無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，如圖1所示。



圖1 網(wǎng)絡(luò )搭建示意圖

2.3無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )

所述工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )中，由監控臺、操作臺、主站控制器、分站控制器、交換機、電纜、無(wú)線(xiàn)模塊和天線(xiàn)組成，工業(yè)以太網(wǎng)所有組成均在控制室內。監控臺、操作臺、主站控制器、分站控制器和無(wú)線(xiàn)模塊通過(guò)電纜都連接在交換機上，天線(xiàn)安裝在無(wú)線(xiàn)模塊上。監控臺、操作臺、主站控制器、分站控制器和無(wú)線(xiàn)模塊通過(guò)交換機進(jìn)行數據傳輸。

在工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò )中，監控臺、操作臺為管理層，主站控制器、分站控制器為控制層。在工業(yè)以太網(wǎng)中完成監控臺對現場(chǎng)工況（主站控制器、分站控制器）的監控，對任何正?；虿徽顟B(tài)進(jìn)行相應提示；完成操作臺對現場(chǎng)動(dòng)作（主站控制器、分站控制器）的操作，達到生產(chǎn)目的。

所述一級無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中，由主站控制器、交換機、無(wú)線(xiàn)模塊、天線(xiàn)、冷料部分分布式控制器、計量部分分布式控制器、攪拌部分分布式控制器、小車(chē)部分分布式控制器組成。

所述二級無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中，由分站控制器、交換機、無(wú)線(xiàn)模塊、天線(xiàn)、燃燒器部分分布式控制器組成。在二級無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中，分站控制器作為客戶(hù)端，燃燒器部分分布式控制器作為接入點(diǎn)。分站控制器通過(guò)交換機、完成對燃燒器部分分布式控制器的數據讀寫(xiě)操作。

由以上可知，本發(fā)明設計使用工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )、一級無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和二級無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，完成數據的傳輸過(guò)程。這種網(wǎng)絡(luò )搭建形式不僅完成了管理級與控制級的數據傳輸，也完成了控制級與設備級的數據傳輸。整個(gè)傳輸過(guò)程層次分明，穩定可靠，達到設計目的，如圖2所示。



圖2 實(shí)施例無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )示意圖

3 軟件設計

瀝青攪拌站無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )控制方法的控制流程如圖3所示。



圖3 實(shí)施例無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )流程示意圖

步驟s400，流程啟動(dòng)并完成初始化；步驟s401，當監控操作臺指令發(fā)送時(shí)，有一個(gè)指令發(fā)送地點(diǎn)判斷，判斷當指令是發(fā)送到主站控制器時(shí)，流程走向s402；判斷當指令是發(fā)送到分站控制器時(shí)，流程走向s416；步驟s402，當監控操作臺指令是發(fā)送到主站控制器時(shí)，主站控制器得到指令接收；步驟s403，主站控制器通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)得到監控操作臺的指令信號，主站控制器開(kāi)始進(jìn)行向下一級進(jìn)行指令傳遞，即主站控制器指令發(fā)送，當主站控制器指令發(fā)送到冷料部分分布式控制器時(shí)，流程走向s404；當主站控制器指令發(fā)送到計量部分分布式控制器時(shí)，流程走向s407；當主站控制器指令發(fā)送到攪拌部分分布式控制器時(shí)，流程走向s410；當主站控制器指令發(fā)送到小車(chē)部分分布式控制器時(shí)，流程走向s413；步驟s404，當主站控制器指令發(fā)送到冷料部分分布式控制器時(shí)，冷料部分分布式控制器得到指令接收；步驟s405和s406，當冷料部分分布式控制器通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )得到主站控制器指令時(shí)，通過(guò)冷料部分分布式控制器的指令發(fā)送，將執行命令傳遞給傳感器和動(dòng)作執行器；步驟s407，當主站控制器指令發(fā)送到計量部分分布式控制器時(shí)，計量部分分布式控制器得到指令接收；步驟s408和s409，當計量部分分布式控制器通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )得到主站控制器指令時(shí)，通過(guò)計量部分分布式控制器的指令發(fā)送，將執行命令傳遞給傳感器和動(dòng)作執行器；步驟s410，當主站控制器指令發(fā)送到攪拌部分分布式控制器時(shí)，攪拌部分分布式控制器得到指令接收；步驟s411和s412，當攪拌部分分布式控制器通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )得到主站控制器指令時(shí)，通過(guò)攪拌部分分布式控制器的指令發(fā)送，將執行命令傳遞給傳感器和動(dòng)作執行器；步驟s413，當主站控制器指令發(fā)送到小車(chē)部分分布式控制器時(shí)，小車(chē)部分分布式控制器得到指令接收；步驟s414和s415，當小車(chē)部分分布式控制器通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )得到主站控制器指令時(shí)，通過(guò)小車(chē)部分分布式控制器的指令發(fā)送，將執行命令傳遞給傳感器和動(dòng)作執行器；步驟s416，當監控操作臺指令是發(fā)送到分站控制器時(shí)，分站控制器得到指令接收；步驟s417，分站控制器通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)得到監控操作臺的指令信號，分站控制器開(kāi)始進(jìn)行向下一級進(jìn)行指令傳遞，即分站控制器指令發(fā)送，當分站控制器指令發(fā)送到燃燒器部分分布式控制器時(shí)，流程走向s418；步驟s418，當分站控制器指令發(fā)送到燃燒器部分分布式控制器時(shí)，燃燒器部分分布式控制器得到指令接收；步驟s419和s420，當燃燒器部分分布式控制器通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )得到分站控制器指令時(shí)，通過(guò)燃燒器部分分布式控制器的指令發(fā)送，將執行命令傳遞給傳感器和動(dòng)作執行器。

4 結束語(yǔ)

本設計使用在瀝青站通信中，管理級到控制級的工業(yè)以太網(wǎng)通信，控制級到設備級的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信。本設計把握時(shí)代脈搏，走在技術(shù)前沿，將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信運用于瀝青站系統。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信適應時(shí)代需要，為瀝青站提供向高端產(chǎn)品發(fā)展的方向。管理層和控制層之間采用的工業(yè)以太網(wǎng)通信模式；控制層與設備層之間采用的無(wú)線(xiàn)通信模式；控制層采用的主站-分站式控制模式；設備層采用的分布式控制模式。