基于數(shù)字化無(wú)線與電纜冗余控制的斗輪機(jī)通信系統(tǒng)

吳軍

摘 要：斗輪機(jī)與輸煤程控聯(lián)鎖依靠移動(dòng)控制電纜實(shí)現(xiàn)，當(dāng)電纜在長(zhǎng)期磨損拉拽過(guò)程中，出現(xiàn)斷芯，就會(huì)造成信號(hào)丟失，聯(lián)鎖失效，嚴(yán)重影響生產(chǎn)秩序，存在安全隱患。加裝數(shù)字無(wú)線通信與控制電纜實(shí)現(xiàn)冗余控制可有效提高設(shè)備運(yùn)行安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：數(shù)字無(wú)線技術(shù)；冗余控制；斗輪機(jī)無(wú)線；無(wú)線語(yǔ)音

中圖分類號(hào)：C931.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）06-0142-01

1 概述

斗輪堆取料機(jī)，簡(jiǎn)稱斗輪機(jī)，是目前火電廠最常用的煤料堆儲(chǔ)和轉(zhuǎn)運(yùn)的有軌式裝卸工具。因?yàn)槠溥\(yùn)動(dòng)具有很強(qiáng)的規(guī)律性，可通過(guò)遠(yuǎn)方輸煤程控命令，結(jié)合視頻和語(yǔ)音等，實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)堆取料與輸煤皮帶的聯(lián)鎖控制，自動(dòng)化控制程度高，因此對(duì)信號(hào)傳輸?shù)目煽啃砸髽O高。大部分國(guó)內(nèi)火電廠斗輪機(jī)依靠移動(dòng)拖纜完成控制信號(hào)傳輸。

2 問(wèn)題描述

改造前，斗輪機(jī)出現(xiàn)與輸煤程控聯(lián)鎖控制信號(hào)丟失，當(dāng)斗輪機(jī)堆取料時(shí)，輸煤程控與斗輪機(jī)司機(jī)室語(yǔ)音通道質(zhì)量差溝通不暢，會(huì)導(dǎo)致取料時(shí)，地面皮帶已停但斗輪機(jī)仍在取料造成煤堆積難以清理，或堆料時(shí)，斗輪機(jī)皮帶已停，地面皮帶仍在運(yùn)煤造成跑煤。嚴(yán)重影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)和人員安全。

3 方案論證

經(jīng)研究考證，在原有的以控制電纜為通信載體的斗輪機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加一套基于數(shù)字無(wú)線控制技術(shù)的冗余通信系統(tǒng)，通過(guò)遠(yuǎn)端程控設(shè)計(jì)，保證控制電纜信號(hào)丟失后自動(dòng)切換到數(shù)字無(wú)線通信，并報(bào)控制電纜通信報(bào)警，同樣，當(dāng)數(shù)字無(wú)線通信故障時(shí)，自動(dòng)切換到控制電纜通信，并報(bào)數(shù)字無(wú)線通信報(bào)警。大大提高了通信和控制的可靠性。

斗輪機(jī)控制信號(hào)數(shù)字無(wú)線處理[1]過(guò)程如下圖1所示。

原始信號(hào)如語(yǔ)音信號(hào)，模擬量信號(hào)等變換成電信號(hào)，通過(guò)信源編碼實(shí)現(xiàn)信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)化；數(shù)據(jù)加密保證信息安全，通過(guò)信道編碼，提高數(shù)字通信的可靠性和通道的抗干擾能力；數(shù)字調(diào)制將數(shù)字信號(hào)載到高頻處，并采用擴(kuò)頻技術(shù)，最后將信號(hào)通過(guò)發(fā)射振蕩和放大以電磁波方式發(fā)射到空中，實(shí)現(xiàn)數(shù)字無(wú)線信號(hào)的傳輸。信號(hào)釋放則是將數(shù)字無(wú)線信號(hào)逐步還原的過(guò)程。

數(shù)字無(wú)線信號(hào)傳輸[2]方式具有如下特點(diǎn)：

首先，無(wú)線通信方式可完全解決控制電纜在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的磨損斷芯問(wèn)題，是移動(dòng)設(shè)備自動(dòng)控制的理想的通信傳輸解決方案；其次，數(shù)字信號(hào)本身具有較強(qiáng)的抗干擾能力，信道損耗相比模擬量通道更小。采用數(shù)字重傳和糾錯(cuò)編碼等措施后，信號(hào)完整性提高，誤碼率降低。第三，數(shù)字通信傳輸功能更加強(qiáng)大，不僅可以傳輸開(kāi)關(guān)量，還可以傳輸模擬量，語(yǔ)音視頻等信號(hào)，在保證信號(hào)質(zhì)量的情況下，信號(hào)更易壓縮，從而提升傳輸容量和速度；第四，數(shù)字信號(hào)加密使得其傳輸安全性更高；另外，數(shù)字信號(hào)更便于與計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控。

4 改造實(shí)施過(guò)程

設(shè)計(jì)思路是在斗輪機(jī)和程控PLC之間的通訊回路上增加無(wú)線通訊系統(tǒng)，主要用于替代斗輪機(jī)機(jī)上與地面之間的活動(dòng)部分的控制電纜，即在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中最易出現(xiàn)問(wèn)題而產(chǎn)生故障點(diǎn)的控制電纜部分。設(shè)備上采用西安奧宇電力科技有限公司的數(shù)字無(wú)線控制系統(tǒng)和語(yǔ)音傳輸。

首先，在兩臺(tái)斗輪機(jī)低壓電氣室，各設(shè)置一個(gè)無(wú)線從站，將斗輪機(jī)反饋給遠(yuǎn)程的控制信號(hào)各分出一路接入無(wú)線從站，通過(guò)無(wú)線從站數(shù)字信號(hào)處理，從站天線發(fā)送給輸煤程控主天線。

其次，在輸煤控制樓，設(shè)置無(wú)線主站，將輸煤程控發(fā)送給斗輪機(jī)的控制命令各分出一路接入無(wú)線主站，通過(guò)無(wú)線主站數(shù)字信號(hào)處理，主站天線發(fā)送給斗輪機(jī)機(jī)上從天線。

再次，根據(jù)實(shí)際情況，將無(wú)線主站分解，主通訊模塊和控制器之間，通過(guò)光纖收發(fā)裝置，將主站天線延長(zhǎng)到斗輪機(jī)端部提高無(wú)線通訊質(zhì)量，同時(shí)光纖傳輸減少噪聲干擾和信號(hào)衰減。

同時(shí)，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)斗輪機(jī)司機(jī)室與程控室的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，通過(guò)交換機(jī)接入同一網(wǎng)絡(luò)。

5 實(shí)施效果

經(jīng)改造后，斗輪機(jī)的控制系統(tǒng)為數(shù)字無(wú)線和控制電纜冗余傳輸方式，若當(dāng)前通信方式出現(xiàn)故障，系統(tǒng)自動(dòng)切換到另一種通信方式，并發(fā)出通訊報(bào)警，保障設(shè)備連續(xù)正常運(yùn)行的同時(shí)，檢修時(shí)間也較為充裕。改造后效果明顯，可靠性提高。

6 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用在移動(dòng)斗輪機(jī)的聯(lián)鎖控制中，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和可靠性，實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)非接觸式聯(lián)鎖控制[3]，最大限度地降低了移動(dòng)磨損帶來(lái)的通訊故障風(fēng)險(xiǎn)。與原移動(dòng)控制電纜組成冗余傳輸方式，大大提升了設(shè)備運(yùn)行可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]邱恭安.現(xiàn)代數(shù)字無(wú)線通信傳輸技術(shù)的研究[D].昆明理工大學(xué)，2003.

[2]王福昌，熊兆飛，黃本雄.通信原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.

[3] 韓壽亮.無(wú)線聯(lián)鎖裝置的應(yīng)用與分析[J].萊鋼科技，2013（5）：20-22.