基于無線網絡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接線錯綜復雜，接線工作量大，線纜容易出現誤接，設備現場安裝和調試極不方便，而且設備維護中線路故障在設備故障中占有極高比重；瀝青攪拌站目前現場接線為信號線與動力線走同一線槽，在原有布線上信號線易受大電流動力線干擾。為了縮短現場接線工作量，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，同時為了易于進行設備維護，降低設備故障率，采用無線網絡通信是最佳選擇。無線網絡通信包括對控制系統各功能模塊進行數字量信號采集、數字量動作信號輸出、模擬量輸入信號采集和模擬量信號輸出等的無線數據傳輸。同時隨著無線網絡技術的發展，在抗干擾能力上，無線網絡通信越來越顯示其優越性。

2 項目設計

2.1項目總體

無線通信模式包括基于ieee 802.15.4無線通信協議的zigbee等,基于ieee802.11無線通信協議的wlan等,基于ieee802.15.3無線通信協議的通信技術、藍牙技術等。

本設計為一種集無線網絡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：在本設計中建一個全面無線網絡通信覆蓋的瀝青站，實現控制室內監控操作臺（電腦）、控制器（plc）之間采用工業以太網，實現控制室外各個功能模塊與控制器（plc）之間無線網絡通信。此設計可以實現瀝青站全方位的無線網絡通信。

2.2技術方案

在控制室內監控操作臺（電腦）通過電纜連接控制室內控制器（plc）和無線模塊。在控制室外控制器（plc）通過無線模塊和天線，作為客戶端；在控制室外各個功能模塊通過電纜連接無線模塊和天線，作為接入點。 所述無線網絡技術運用中，分工業以太網網絡、一級無線網絡和二級無線網絡，如圖1所示。



圖1 網絡搭建示意圖

2.3無線網絡

所述工業以太網網絡中，由監控臺、操作臺、主站控制器、分站控制器、交換機、電纜、無線模塊和天線組成，工業以太網所有組成均在控制室內。監控臺、操作臺、主站控制器、分站控制器和無線模塊通過電纜都連接在交換機上，天線安裝在無線模塊上。監控臺、操作臺、主站控制器、分站控制器和無線模塊通過交換機進行數據傳輸。

在工業以太網絡中，監控臺、操作臺為管理層，主站控制器、分站控制器為控制層。在工業以太網中完成監控臺對現場工況（主站控制器、分站控制器）的監控，對任何正常或不正常狀態進行相應提示；完成操作臺對現場動作（主站控制器、分站控制器）的操作，達到生產目的。

所述一級無線網絡中，由主站控制器、交換機、無線模塊、天線、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、小車部分分布式控制器組成。

所述二級無線網絡中，由分站控制器、交換機、無線模塊、天線、燃燒器部分分布式控制器組成。在二級無線網絡中，分站控制器作為客戶端，燃燒器部分分布式控制器作為接入點。分站控制器通過交換機、完成對燃燒器部分分布式控制器的數據讀寫操作。

由以上可知，本發明設計使用工業以太網網絡、一級無線網絡和二級無線網絡，完成數據的傳輸過程。這種網絡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。整個傳輸過程層次分明，穩定可靠，達到設計目的，如圖2所示。



圖2 實施例無線網絡示意圖

3 軟件設計

瀝青攪拌站無線網絡控制方法的控制流程如圖3所示。



圖3 實施例無線網絡流程示意圖

步驟s400，流程啟動并完成初始化；步驟s401，當監控操作臺指令發送時，有一個指令發送地點判斷，判斷當指令是發送到主站控制器時，流程走向s402；判斷當指令是發送到分站控制器時，流程走向s416；步驟s402，當監控操作臺指令是發送到主站控制器時，主站控制器得到指令接收；步驟s403，主站控制器通過工業以太網得到監控操作臺的指令信號，主站控制器開始進行向下一級進行指令傳遞，即主站控制器指令發送，當主站控制器指令發送到冷料部分分布式控制器時，流程走向s404；當主站控制器指令發送到計量部分分布式控制器時，流程走向s407；當主站控制器指令發送到攪拌部分分布式控制器時，流程走向s410；當主站控制器指令發送到小車部分分布式控制器時，流程走向s413；步驟s404，當主站控制器指令發送到冷料部分分布式控制器時，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無線網絡得到主站控制器指令時，通過冷料部分分布式控制器的指令發送，將執行命令傳遞給傳感器和動作執行器；步驟s407，當主站控制器指令發送到計量部分分布式控制器時，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無線網絡得到主站控制器指令時，通過計量部分分布式控制器的指令發送，將執行命令傳遞給傳感器和動作執行器；步驟s410，當主站控制器指令發送到攪拌部分分布式控制器時，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無線網絡得到主站控制器指令時，通過攪拌部分分布式控制器的指令發送，將執行命令傳遞給傳感器和動作執行器；步驟s413，當主站控制器指令發送到小車部分分布式控制器時，小車部分分布式控制器得到指令接收；步驟s414和s415，當小車部分分布式控制器通過無線網絡得到主站控制器指令時，通過小車部分分布式控制器的指令發送，將執行命令傳遞給傳感器和動作執行器；步驟s416，當監控操作臺指令是發送到分站控制器時，分站控制器得到指令接收；步驟s417，分站控制器通過工業以太網得到監控操作臺的指令信號，分站控制器開始進行向下一級進行指令傳遞，即分站控制器指令發送，當分站控制器指令發送到燃燒器部分分布式控制器時，流程走向s418；步驟s418，當分站控制器指令發送到燃燒器部分分布式控制器時，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無線網絡得到分站控制器指令時，通過燃燒器部分分布式控制器的指令發送，將執行命令傳遞給傳感器和動作執行器。

4 結束語

本設計使用在瀝青站通信中，管理級到控制級的工業以太網通信，控制級到設備級的無線網絡通信。本設計把握時代脈搏，走在技術前沿，將無線網絡通信運用于瀝青站系統。無線網絡通信適應時代需要，為瀝青站提供向高端產品發展的方向。管理層和控制層之間采用的工業以太網通信模式；控制層與設備層之間采用的無線通信模式；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。