基于無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在瀝青站的設(shè)計與應(yīng)用

1  引言

     瀝青攪拌站目前現(xiàn)場接線錯綜復(fù)雜，接線工作量大，線纜容易出現(xiàn)誤接，設(shè)備現(xiàn)場安裝和調(diào)試極不方便，而且設(shè)備維護(hù)中線路故障在設(shè)備故障中占有極高比重；瀝青攪拌站目前現(xiàn)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(xiàn)場接線工作量，為了給瀝青站安裝、調(diào)試和維護(hù)提供便利，縮短安裝和調(diào)試工期，同時為了易于進(jìn)行設(shè)備維護(hù)，降低設(shè)備故障率，采用無線網(wǎng)絡(luò)通信是最佳選擇。無線網(wǎng)絡(luò)通信包括對控制系統(tǒng)各功能模塊進(jìn)行數(shù)字量信號采集、數(shù)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(shù)據(jù)傳輸。同時隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在抗干擾能力上，無線網(wǎng)絡(luò)通信越來越顯示其優(yōu)越性。

2  項目設(shè)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(xié)議的zigbee等,基于ieee802.11無線通信協(xié)議的wlan等,基于ieee802.15.3無線通信協(xié)議的通信技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)等。

本設(shè)計為一種集無線網(wǎng)絡(luò)傳輸于一體的瀝青站設(shè)備，涉及瀝青攪拌站設(shè)備。本設(shè)計的設(shè)計思路：在本設(shè)計中建一個全面無線網(wǎng)絡(luò)通信覆蓋的瀝青站，實現(xiàn)控制室內(nèi)監(jiān)控操作臺（電腦）、控制器（plc）之間采用工業(yè)以太網(wǎng)，實現(xiàn)控制室外各個功能模塊與控制器（plc）之間無線網(wǎng)絡(luò)通信。此設(shè)計可以實現(xiàn)瀝青站全方位的無線網(wǎng)絡(luò)通信。

2.2技術(shù)方案

        在控制室內(nèi)監(jiān)控操作臺（電腦）通過電纜連接控制室內(nèi)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(wǎng)絡(luò)技術(shù)運用中，分工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、一級無線網(wǎng)絡(luò)和二級無線網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。



圖1 網(wǎng)絡(luò)搭建示意圖

2.3無線網(wǎng)絡(luò)

        所述工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，由監(jiān)控臺、操作臺、主站控制器、分站控制器、交換機(jī)、電纜、無線模塊和天線組成，工業(yè)以太網(wǎng)所有組成均在控制室內(nèi)。監(jiān)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(jī)上，天線安裝在無線模塊上。監(jiān)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(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

在工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)中，監(jiān)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(jiān)控臺對現(xiàn)場工況（主站控制器、分站控制器）的監(jiān)控，對任何正常或不正常狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)提示；完成操作臺對現(xiàn)場動作（主站控制器、分站控制器）的操作，達(dá)到生產(chǎn)目的。

        所述一級無線網(wǎng)絡(luò)中，由主站控制器、交換機(jī)、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(wǎng)絡(luò)中，由分站控制器、交換機(jī)、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(wǎng)絡(luò)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(jī)、完成對燃燒器部分分布式控制器的數(shù)據(jù)讀寫操作。 

        由以上可知，本發(fā)明設(shè)計使用工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、一級無線網(wǎng)絡(luò)和二級無線網(wǎng)絡(luò)，完成數(shù)據(jù)的傳輸過程。這種網(wǎng)絡(luò)搭建形式不僅完成了管理級與控制級的數(shù)據(jù)傳輸，也完成了控制級與設(shè)備級的數(shù)據(jù)傳輸。整個傳輸過程層次分明，穩(wěn)定可靠，達(dá)到設(shè)計目的，如圖2所示。



圖2 實施例無線網(wǎng)絡(luò)示意圖

3  軟件設(shè)計

瀝青攪拌站無線網(wǎng)絡(luò)控制方法的控制流程如圖3所示。



圖3 實施例無線網(wǎng)絡(luò)流程示意圖

    步驟s400，流程啟動并完成初始化；步驟s401，當(dāng)監(jiān)控操作臺指令發(fā)送時，有一個指令發(fā)送地點判斷，判斷當(dāng)指令是發(fā)送到主站控制器時，流程走向s402；判斷當(dāng)指令是發(fā)送到分站控制器時，流程走向s416；步驟s402，當(dāng)監(jiān)控操作臺指令是發(fā)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(yè)以太網(wǎng)得到監(jiān)控操作臺的指令信號，主站控制器開始進(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(dāng)主站控制器指令發(fā)送到冷料部分分布式控制器時，流程走向s404；當(dāng)主站控制器指令發(fā)送到計量部分分布式控制器時，流程走向s407；當(dāng)主站控制器指令發(fā)送到攪拌部分分布式控制器時，流程走向s410；當(dāng)主站控制器指令發(fā)送到小車部分分布式控制器時，流程走向s413；步驟s404，當(dāng)主站控制器指令發(fā)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(dāng)冷料部分分布式控制器通過無線網(wǎng)絡(luò)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(fā)送，將執(zhí)行命令傳遞給傳感器和動作執(zhí)行器；步驟s407，當(dāng)主站控制器指令發(fā)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(dāng)計量部分分布式控制器通過無線網(wǎng)絡(luò)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(fā)送，將執(zhí)行命令傳遞給傳感器和動作執(zhí)行器；步驟s410，當(dāng)主站控制器指令發(fā)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(dāng)攪拌部分分布式控制器通過無線網(wǎng)絡(luò)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(fā)送，將執(zhí)行命令傳遞給傳感器和動作執(zhí)行器；步驟s413，當(dāng)主站控制器指令發(fā)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(dāng)小車部分分布式控制器通過無線網(wǎng)絡(luò)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(fā)送，將執(zhí)行命令傳遞給傳感器和動作執(zhí)行器；步驟s416，當(dāng)監(jiān)控操作臺指令是發(fā)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(yè)以太網(wǎng)得到監(jiān)控操作臺的指令信號，分站控制器開始進(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(dāng)分站控制器指令發(fā)送到燃燒器部分分布式控制器時，流程走向s418；步驟s418，當(dāng)分站控制器指令發(fā)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(dāng)燃燒器部分分布式控制器通過無線網(wǎng)絡(luò)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(fā)送，將執(zhí)行命令傳遞給傳感器和動作執(zhí)行器。

4  結(jié)束語

    本設(shè)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(shè)備級的無線網(wǎng)絡(luò)通信。本設(shè)計把握時代脈搏，走在技術(shù)前沿，將無線網(wǎng)絡(luò)通信運用于瀝青站系統(tǒng)。無線網(wǎng)絡(luò)通信適應(yīng)時代需要，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(shè)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(shè)備層采用的分布式控制模式。