無線混合信號傳輸裝置在水泥廠皮帶運輸機上的應用

　　摘要：無線傳輸技術作為本世紀最有發(fā)展前景的信息技術之一，已經(jīng)得到業(yè)界的高度重視。該技術利用射頻方式進行非接觸雙向通信，可以自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，具有精度高、適應環(huán)境能力強、抗干擾能力強、操作快捷等許多優(yōu)點。
      無線電傳輸裝置是利用無線射頻信號對遠方的各種機構進行控制的遙控設備，在發(fā)電廠、礦山、鋼鐵制造、鐵路、水泥廠、釀酒、給排水物流等諸多領域得到了廣泛的應用。本文針對水泥廠原料礦石皮帶運輸機與監(jiān)控室DCS之間，設計了一套能夠監(jiān)控和控制多路雙向無線混合信號傳輸裝置。介紹了無線傳輸裝置的原理，并對該系統(tǒng)的組成結構和工作原理進行了詳細的說明。

　　經(jīng)過8年試驗驗證，該無線遙控裝置操作方便，工作可靠，符合設計要求。研究成果對皮帶運輸機的智能化具有重要意義。

　　關鍵詞：皮帶運輸機、PLC、節(jié)能降耗、無線傳輸、DCS

　　Abstract: As one of the most promising information technologies in this century, wireless transmission technology has been highly valued by the industry. This technology uses radio frequency to realize non-contact bidirectional communication. It can automatically identify target objects and acquire relevant data. It has many advantages, such as high accuracy, strong adaptability to environment, strong anti-interference and fast operation.Radiotransmitter is a kind of remote control equipment which uses radio frequency signal to control various remote mechanisms. This paper designs a set of bidirectional wireless transmission switch which can monitor and control multi-channel mixed signals between raw material ore belt conveyor and DCS of monitoring room in cement plant. The principle of wireless remote control switch system is introduced, and the structure and working principle of the system are described in detail. Wireless transmission technology has been widely used in power plants, mines, steel manufacturing, railways, cement plants, wine making, water supply and drainage logistics and many other fields.

　　After eight years implementing, the test result showed that the wireless remote control switch is easy to operate, reliable and meets the design requirements. The research results are of great significance to the intellectualization of belt conveyor.

　　0.引言

　　皮帶運輸機又稱帶式輸送機，皮帶機。是一種連續(xù)運輸機械，也是一種通用機械。皮帶運輸機被廣泛應用于港口、電廠、鋼鐵企業(yè)、水泥、糧食（倉儲）等行業(yè)的輸送和生產(chǎn)流水線以及水電站建設工地和港口等生產(chǎn)部門。即可以運送散狀物料，也可以運送成件物品。其中水泥廠原料皮帶運輸機主要用于礦山石頭到原料庫轉運任務。由于礦山工作環(huán)境惡劣，設備運行工況復雜，所以在皮帶運輸機現(xiàn)場一般都是無人值守的。這時候就需要監(jiān)控室DCS對皮帶運輸機的各項參數(shù)(電機的電流以及皮帶的張緊大少、超重、故障等信號)實時監(jiān)控，為皮帶運輸機正?？煽康倪\行提供有效保證。礦山距離監(jiān)控室距離在3KM左右，以前大多采用有線電纜的傳輸方式，但近些年大型工程鋪路電纜易遭損壞，一旦出現(xiàn)斷線故障就無法及時將現(xiàn)場的各項參數(shù)反饋到監(jiān)控室DCS系統(tǒng)上，嚴重影響正常的生產(chǎn)。后期大量地更換有關電纜又造成企業(yè)生產(chǎn)成本高，維護很不方便，且極易造成安全生產(chǎn)事故。

　　西安達泰電子有限責任公司通過無線信號傳輸?shù)囊?，解決了目前這一困擾生產(chǎn)多年的問題。本文介紹了無線信號傳輸裝置在水泥廠皮帶運輸機上的應用，在經(jīng)過8年多的運行后，得到了企業(yè)一直好評。

　　1.皮帶運輸機的結構、組成、工作原理和主要特點

　　1.1 皮帶運輸機的結構和組成

　　皮帶運輸機主要由以下部件組成：驅動裝置、清掃裝置、傳動滾筒、托輥、輸送帶、機架、拉緊裝置、改向裝置、給料裝置等。

　　輸送帶是皮帶運輸機的承載構件，帶上的物料隨輸送帶一起運行，物料根據(jù)需要可以在運輸機的端部或中間進行卸載。機架上裝有托輥組，包括承載托輥和回程托輥，用來支撐輸送帶及物料

　　1.2 皮帶運輸機的工作原理

　　輸送帶繞經(jīng)傳動滾筒和尾部的改向滾筒形成一個封閉的環(huán)形帶。輸送帶的上下兩部分都支撐在托輥上。電動機通過聯(lián)軸器、減速器帶動傳動滾筒轉動，借助于傳動滾筒與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運動。拉緊裝置提供輸送帶正常運行時所需的張緊力。物料在裝料處裝載，靠與輸送帶之間的摩擦力和輸送帶一起運動，并在輸送帶改向處卸載。必要時，可利用專門的卸料裝置在輸送帶中部的任意點進行卸載。從而形成一套連續(xù)運送物料的流水作業(yè)線。

　　1.3皮帶運輸機的主要特點

　　皮帶運輸機具備優(yōu)良的性能：首先是它運行可靠。在許多需要連續(xù)運行的重要的生產(chǎn)單位，如發(fā)電廠煤的輸送，鋼鐵廠和水泥廠散狀物料的輸送，以及港口內船舶裝卸等均采用皮帶運輸機。如在這些場合停機，其損失是巨大的。必要時，皮帶運輸機可以一班接一班地連續(xù)工作。

　　皮帶運輸機動力消耗低。由于物料與輸送帶幾乎無相對移動，不僅使運行阻力小(約為刮板輸送機的1／3-1／5)，而且對貨載的磨損和破碎均小，生產(chǎn)率高。這些均有利于降低生產(chǎn)成本。

　　皮帶運輸機的輸送線路適應性強又靈活。線路長度根據(jù)需要而定．短則幾米，長可達10km以上?？梢园惭b在小型隧道內，也可以架設在地面交通混亂和危險地區(qū)的上空。

　　根據(jù)工藝流程的要求，皮帶運輸機能非常靈活地從一點或多點受料．也可以向多點或幾個區(qū)段卸料。當同時在幾個點向輸送帶上加料(如選煤廠煤倉下的輸送機)或沿皮帶運輸機長度方向上的任一點通過均勻給料設備向輸送帶給料時，皮帶運輸機就成為一條主要輸送干線。

　　皮帶運輸機可以在貯煤場料堆下面的巷道里取料，需要時，還能把各堆不同的物料進行混合。物料可簡單地從輸送機頭部卸出，也可通過犁式卸料器或移動卸料車在輸送帶長度方向的任一點卸料。

　　皮帶運輸機與其堆料機和取料機相配合，已經(jīng)成為大規(guī)模堆取塊狀物料(如煤、礦石等)的唯一有效的方法。

　　在環(huán)保方面，皮帶運輸機工作時噪聲小，必要時，皮帶運輸機可被封閉在機罩里，不致于飄散灰塵污染空氣。若在轉運站，灰塵可被密封在轉運溜槽里，如與除塵器相連，粉塵還可收集起來。

　　2.無線傳輸裝置

　　2.1達泰1系混合信號無線傳輸裝置

　　2.2技術指標：

　　2.2.1輸入電源：220V（最大電流2A）

　　2.2.2功耗：≤40W

　　2.2.3外形及安裝尺寸：500*200*600mm（長*寬*高）

　　2.2.4工作環(huán)境：-30～70℃/0～90%RH

　　2.2.5防塵等級：IP55

　　2.2.6傳輸方式：全數(shù)字無線加密傳輸方式

　　2.2.7發(fā)射裝置中有4AI/4AO/8DI/8DO

　　DI代表開關量信號輸入(無源觸點)，DO代表開關量信號輸出（內部繼電器的常開觸點）；

　　AI代表模擬量信號輸入（4~20mA信號）；

　　AO代表模擬量信號輸出（4~20mA信號）。

　　2.2.8接收裝置中有4AO/4AI /8DO/8DI

　　2.3無線傳輸裝置設計布局

　　2.3.1無線混合信號收發(fā)單元功能框圖

　　2.3.2開關量信號輸入DI

　　開關量輸入信號端子DI1表示第一路輸入信號，DI8表示第8路輸入信號，所有輸入信號的公共端子是GND信號，輸入信號可以外接無源觸點，干節(jié)點，也可以接入直流電平信號，信號電壓不超過24V。

　　當裝置上的第一路輸入信號DI1與GND短接時，另外1個裝置上的第一路繼電器線包通電，常開觸點閉合，依次類推，裝置上DI8與另外1個裝置的DO8聯(lián)動。

　　2.3.3開關量信號輸出DO

　　達泰1系列開關量輸出DO信號內部電路示意如下圖所示，輸出信號是通過內部NPN三極管驅動直流繼電器，輸出信號為繼電器的常開觸點。

　　模塊內部繼電器的觸點負載能力為直流24V，1A，可承受小于60V的高壓信號，但不得直接接入交流220V回路。

　　2.3.4模擬量信號4-20mA輸入AI

　　DTD122FH可提供4路模擬量輸入，出廠為4~20mA電流信號，輸入信號類型在訂貨時須提前說明。

　　接線端子對應  AI1~AI4模擬信號輸入，模擬信號的地共用。

　　通過接線端子AI1和AGND接入4~20mA電流信號。

　　l發(fā)射端4~20mA信號輸入，2線制變送器接線例子

　　下面以PT100溫度變送器為例，從AI1輸入電流信號，變送器的24V直流電源，由裝置內部開關電源提供，將24V輸出端子的24V+端連接變送器輸出信號的+，變送器輸出信號的- 連接本模塊的輸入端子AI1。

      2.3.5模擬量信號4-20mA輸出AO

　　DTD122FH內部可提供4路模擬量輸出，出廠默認為4~20mA電流信號，輸出信號類型在訂貨時須提前說明。接線端子對應  AO1和AO4模擬信號輸出，模擬信號的地共用。

　　l2線制電流信號輸出

　　電流信號產(chǎn)生的內部原理如下圖所示。

　　注意：

　　1.VCC是用戶為本模塊提供的24VDC電源正端，接CN1-2端子。

　　2.對于2路以上的4~20mA電流輸出，用戶必須確認其負載是可以共地的，否則會造成用戶設備損壞。

　　3.當發(fā)射端不工作或者無線通信中斷時，接收端輸出為0mA。

　　2.4裝置接線端子說明

　　達泰1系列產(chǎn)品由發(fā)射裝置和接收裝置組成，發(fā)射裝置安裝在控制室，接收裝置安裝在現(xiàn)場。

　　2.4.1雙向混合信號無線傳輸裝置布線圖

　　2.4.2接收裝置端子及接線

　　接收裝置端子與發(fā)射裝置端子相同而接線需一一對應

　　3.實施方案

　　皮帶運輸機在生產(chǎn)中的重要性顯而易見，所以需要實時對它的運行狀態(tài)，故障，電流等等信號進行監(jiān)控。由于監(jiān)控室遠在3KM外的廠內，布線難度大。這時候選用無線通訊就是最好的解決方案。

　　4.結論

　　無線相對而言功耗更低、效率更高的通信方式。正是有了它們的存在，工業(yè)自動化領域的無線技術應用才越來越廣泛，生產(chǎn)效率才越來越高，這是傳統(tǒng)有線方式所無法比擬的

　　無線系統(tǒng)低成本和安裝簡便的優(yōu)勢幫助工廠提高效率、優(yōu)化運行、減少維護成本，從而有助于避免停機或將停機時間縮到最短，即將停產(chǎn)導致的損失降到最低。

　　5. 現(xiàn)場應用

　　西安藍田堯柏水泥有限公司，生產(chǎn)線工藝監(jiān)測，2010年實施至今

　　包頭東方希望水泥廠，堆取料機到DCS無線控制，300m，2014年至今

　　阿克蘇天山多浪水泥有限責任公司，堆取料機無線控制，300m，2015年實施

　　龍里紅獅水泥有限公司，水泥生產(chǎn)線堆取料機無線控制，800m，2016年實施

　　烏蘭察布中聯(lián)水泥有限公司，堆取料機無線控制，1KM,DTD122HFC,2017年實施

　　四川神華集團江油發(fā)電廠，卸料小車無線程控，400米，DTD112HFC，2017

　　臨湘海螺水泥有限責任公司，堆取料機無線控制，1KM，2017年實施

　　江蘇包容臺泥水泥有限公司，堆料機與取料機，300M，DTD122HC-88，2018年實施

　　洛陽榕拓焦化，運煤皮帶開關信號和控制柜之間無線傳輸，400M，2018年實施

　　濱州山水水泥有限公司，傳感器與DCS之間，300M，DTD110FCY-8,2018-2019

　　參考文獻

　　[1] 西安達泰電子.點對點無線開關量信號傳輸器. http://www.dataie.com/proshow44.html, [EB/OL].2018-5-31.

　　[2] 西安達泰電子.點對點無線模擬量信號傳輸.http://www.dataie.com/proshow45.html, [EB/OL].2018-10-31.

　　[3] 西安達泰電子.雙向混合信號無線傳輸器. http://www.dataie.com/proshow54.html, [EB/OL].2018-11-31.

　　[4] 康昀希.專利號：ZL 2018200917762,專利名稱：雙向混合信號無線傳輸器

　　[5] XK.【實例】水泥廠堆取料機無線通訊方案用戶實例. http://www.dataie.com/jszxshow270.html,[EB/OL].2017-8-22.