無線數(shù)傳電臺在水泥廠的應用

非洲地處熱帶，常年高溫，水分蒸發(fā)旺盛，儲水能力低。當?shù)氐乃鄰S多位于礦產(chǎn)資源和交通便利的地方，但大多數(shù)水泥廠區(qū)域都缺水，一般采用從廠區(qū)外很遠的地方鉆深井的方式取地下水。埃塞水泥廠水源地離廠區(qū)有數(shù)十公里，配有兩個水泵站，由于水泵站距離廠區(qū)較遠，架空線路或地下直埋電纜的施工難度較大，成本也較高，若在運行中出現(xiàn)故障，也很難解決。埃塞水泥廠采用了無線數(shù)傳電臺和PLC組成的控制系統(tǒng)，利用無線傳輸?shù)姆绞娇刂扑谜?，這種方式不僅費用低、維護方便，運行也非常穩(wěn)定，見圖1。圖1廠區(qū)外二號水泵站

2、方案設計廠區(qū)外面有兩個水泵站，一號水泵站距離廠區(qū)8km，二號水泵距離廠區(qū)16km。由于距離較遠，所以除了提供10kV架空線到水泵站變壓器外，不設計控制電纜。在水泵站設計箱式配電房，配電房內(nèi)低壓配電柜電源來自于雙電線桿上的戶外變壓器。低壓配電柜設計電機啟動控制抽屜和PLC控制系統(tǒng)。水泵電機有兩種啟動方式，一是通過現(xiàn)場機旁按鈕啟動，二是通過中央控制室遠程啟動。（1）水泵站PLC控制系統(tǒng)，由PLC、總線轉換模塊、無線數(shù)傳電臺組成。電機的啟停控制信號接至PLC輸入模塊，電機電流、水池水位信號等接入AI模塊。PLC將信號通過總線轉換模塊傳到無線數(shù)傳電臺，數(shù)傳電臺把水泵站數(shù)據(jù)信號發(fā)射至中央控制室。（2）中央控制系統(tǒng)，由操作電腦、PLC、網(wǎng)關、無線數(shù)傳電臺組成。無線數(shù)傳電臺接收到遠距離水泵站發(fā)射的信號，通過網(wǎng)關將信號傳至PLC。電腦在中央控制室遠程啟停廠區(qū)外的水泵，見圖2。圖2數(shù)傳電臺控制示意圖

3、系統(tǒng)設備配置3.1水泵站的硬件配置（1）水位傳感器，在水泵站源水池上安裝了測量水位的超聲波水位計，將水池水位信號實時傳至中央控制室。水泵站有兩臺132kW離心泵和一臺110kW多級式潛水泵，在深水井下250m的多級潛水泵將地下水提取至源水池，兩臺離心泵（一用一備）將源水池內(nèi)的井水輸送至廠區(qū)內(nèi)水池。水位傳感器信號的功能有兩個，一是控制多級式潛水泵的啟停，二是控制離心泵向廠區(qū)內(nèi)水池供水。（2）SIMATICS7-300控制系統(tǒng)，采用帶有MPI和DP兩種通訊接口的CPU313C-2DP處理器，在控制系統(tǒng)硬件方面配置了數(shù)字量模塊和模擬量模塊。數(shù)字量模塊DI16/DO16用于接收潛水泵和離心泵的狀態(tài)及控制啟停。模擬量模塊AI8*12bit則用于接收源水池水位和電流等模擬量信號。（3）無線數(shù)傳電臺，美國MDS和芬蘭SATEL是目前國際比較知名的數(shù)據(jù)傳輸電臺制造商。供水控制系統(tǒng)采用了美國通用電器公司（GE）MDSSD2，這是GE公司推出的新一代無線電設備，支持所有標準的異步通信協(xié)議，信號抗干擾能力強、可靠性高、穩(wěn)定性好，支持以太網(wǎng)、RS232、485等多種接口。通過計算機連接電臺可以方便靈活地設置頻率、功率、波特率、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、發(fā)射限時等各項參數(shù)。使用無線數(shù)傳電臺時，其地線必須可靠接地，否則容易燒壞通信接口，且電臺天線連接部分應用防水專用膠帶密封，做好防水。（4）工業(yè)總線轉換模塊RBCM，由于S7-300控制器使用的是Profibus-DP通訊，無線數(shù)傳電臺MDSSD2使用的是Modbus通訊，所以需用總線轉換模塊PBMB-04將數(shù)傳電臺Modbus轉換PLC的Profibus-DP，模塊采用雙電源冗余設計，附帶USB接口，利用串口調(diào)試軟件可以監(jiān)測模塊與Profibus-DP通信狀態(tài)，以及Modbus通信代碼發(fā)射和接收的狀態(tài)。3.2中央控制室中央控制室由操作電腦、PLCS7-400、網(wǎng)關、無線數(shù)傳電臺組成。廠區(qū)外遠距離水泵站的S7-300控制系統(tǒng)，通過數(shù)傳電臺的無線數(shù)據(jù)傳輸功能，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)。中央控制系統(tǒng)在PLCS7-400編寫程序，操作電腦通過WinCC畫面將啟停信號送至PLC，最后由無線數(shù)傳電臺將信號發(fā)射到現(xiàn)場水泵站?？赏ㄟ^中控操作電腦啟停廠區(qū)外的水泵，并可通過數(shù)傳模塊發(fā)射回來的數(shù)據(jù)監(jiān)控運行情況。

4、硬件地址配置及程序控制4.1水泵站本文以二號水泵站為例，介紹控制系統(tǒng)的硬件配置，在廠區(qū)外面的二號水泵站控制系統(tǒng)主要有總線轉換模塊RBCM、PLC300、數(shù)傳電臺三部分。4.1.1總線轉換模塊的硬件組態(tài)（1）首先在PLC中建立一個工程項目，在硬件組態(tài)界面安裝總線轉換模塊的GSD文件，在硬件組態(tài)界面右邊設備目錄欄中出現(xiàn)PBMB-M-V1.0和PBMB-S-V1.0兩個設備，PBMB-M-V1.0設備為Modbus接口作為主站時的工作模式，PBMB-S-V1.0設備為Modbus接口作為從站時的工作模式，見圖3。圖3添加PBMB硬件（2）配置總線轉換模塊地址及接口屬性。首先設置總線轉換模塊DP地址為8，傳輸率1.5Mbps。然后設置Modbus，在雙擊PBMB設備后出現(xiàn)屬性配置框，設置波特率為19?200bps；校驗為：8數(shù)據(jù)位，無校驗，1停止位；Modbus通信為Slave，地址為3。若配置一號水泵站，則Modbus地址設為2，見圖4。圖4總線轉換模塊地址及接口設定4.1.2PLC硬件組態(tài)和程序編寫（1）首先建立S7-300工程，插入SIMATIC300站點，然后在左邊硬件配置里添加CPU313C-2DP、DI16/DO16、AI8*12bit模塊，建立Profibus-DP接口，配置總線轉換模塊PBMB，見圖5。圖5水泵站S7-300PLC硬件組態(tài)（2）PLC程序編寫，見圖6。圖6水泵站S7-300PLC程序編寫4.1.3數(shù)傳電臺數(shù)傳電臺與總線轉換模塊采用Modbus-RTU通訊，設置接口COM2，波特率19?200bps；串口數(shù)據(jù)幀格式：8數(shù)據(jù)位，無校驗，1個停止位；電臺發(fā)射和接收頻率均設為220MHz。一點對多點的無線數(shù)傳電臺參數(shù)設置也相同，見圖7。圖7無線數(shù)傳電臺配置4.2中央控制系統(tǒng)中央控制系統(tǒng)包括數(shù)傳電臺MDSSD2、現(xiàn)場總線網(wǎng)關SiboTechPM-160（V52）、PLC400和操作電腦組成。4.2.1現(xiàn)場總線網(wǎng)關PM-160PM-160是一款實現(xiàn)串口與Profibus-DP數(shù)據(jù)通訊的網(wǎng)關，數(shù)傳電臺與網(wǎng)關PM-160采用Modbus通訊，網(wǎng)關PM-160與PLC400采用Profibus-DP通訊?？梢允褂镁W(wǎng)關配置軟件PMG-123對PM-160進行配置，設置節(jié)點的Modbus通信地址和參數(shù)，將1號水泵站對應的節(jié)點地址設為1，內(nèi)存映射起始地址為00H，2號水泵站對應的節(jié)點地址設為2，起始地址為10H。見圖8。4.2.2PLC400現(xiàn)場水泵站的數(shù)據(jù)信號發(fā)射到中央控制室的無線數(shù)傳模塊，無線數(shù)傳模塊通過Modbus通訊連接到現(xiàn)場總線網(wǎng)關PM-160，網(wǎng)關再通過DP通訊連接PLC400CPU417，中央控制室電腦上位機使用西門子PCS7V8.0軟件組態(tài)和CFC編程。見圖9、圖10。圖8網(wǎng)關PM160配置圖9上位機PLC400硬件