２０１９年第０９期基于无线通信的选煤厂集中控制系统 薛普鑫
95202272西铭矿选煤厂，山西太原０３００５３机顶盒支架
摘 要 针对选煤厂基于有线传输的集中控制系统存在的诸如布线复杂、
故障率高、查问题困难、建设成本较高的问题，提出基于无线通信的选煤厂集中控制系统。在该系统中，ＰＬＣ控制器实时获取选煤厂运行数据，通过无线进行数据传送，并在监视单元进行显示，实现选煤厂集中控制系统数据的无线传输。此系统在降低建设成本的同时，提高了选煤厂的智能化、信息化水平，有较好的经济效益和社会效益。 关键词 无线通信；集中控制系统；ＰＬＣ控制器；选煤厂中图分类号 ＴＤ９４
ＤＯＩ １０．１９７６９／ｊ．ｚｄｈｙ
．２０１９．０９．０４４０引言
选煤厂煤炭洗选工艺流程复杂、
设备多且分散，传统的选煤厂集中控制系统一般以有线传感器方式获取各设备的运行参数、系统参数和故障信息。在对集中控制系
统进行施工时，布线工作量大、接线复杂［
１－
２］。后期对集中控制系统的维护困难大、通信电缆故障率和损坏率高，且发现故障点困难。随着无线通信技术的不断发展和在各工业领域的广泛使用，将无线通信技术引入选煤厂的集中控制系统，能降低施工难度，降低电缆损坏率，节约建设
中医管理系统
成本，提高集中控制系统运行的稳定性和可靠性［
３－
４］。１系统设计
由无线通信和网关选煤厂集中控制系统中的综
合管理单元、生产监视单元和现场控制单元组成一个无线通信网络，实现选煤厂数据、视频等信息的无线通信，
如图１所示。选煤厂集中控制系统由现场控制单元、生产监视单元及综合管理单元三部分组成。现场控制单元主要完成对选煤厂工艺流程中的原煤预处理、重介质分选、浮选车间以及装车系统的过程处理以及控制，并将其运行参数以及核心信息经ＴＣＰ／ＩＰ传输传送至无线网
关。现场控制单元还包括测量温度、压力、仓位等信息的传感器以及ＰＬＣ控制器。生产监视单元用于对选煤厂的生产过程进行监视，由闭路电视、摄像机、打印机、投影仪等设备组成。无线通信经无线通信后获取现场控制单元的数据和信息，并在闭路电视、摄像机、投影仪等设备上进行显示。另外，生产监视单元还包括对生产计划表、工作任务表等信息的打印。综合管理单元由网络服务器、数据服务器、程序服务器以及工业计算机组成，完成对选煤厂生产过程的规划、管理和显示。该数据和信息由生产监视单元中的无线经无线传输发送给本单元的无线，进而经无线网关后分发给各服务器和工业计算机
。
图１ 基于无线通信的选煤厂集中控制系统框架
８０１自动化应用 工矿自动化
收稿日期：２０１９－０８－
０５作者简介：薛普鑫（１９８３
—），男，山西省芮城县人，毕业于中北大学通信工程专业，通信助理工程师，从事机修车间电气管理工作。
tmch 根据调研结果得知，现有选煤厂的集中控制系统各部分之间都是以有线的方式完成数据和信息的交互，不但建设成本高昂，而且有线电缆的损坏率高、故障排除困难、通信方式不灵活等问题［５－６］。因此，文章以无线通信技术为基础，实现选煤厂集中控制系统的无线组网，实现各部分之间数据的无线传输，同时优化生产监视单元的综合管理单元的监控平台，使得选煤厂集中控制系统的布网简单、故障排除容易。
基于无线通信的选煤厂集中控制系统由监视单元、无线通信单元以及控制单元组成，下面分别做详细分析。１．１监视单元
监视单元采用亚控的ＫｉｎｇＳＣＡＤＡ软件完成，用于实时显示选煤厂集中控制系统各部分运行时的系统参数信息、各传感器类信息、故障报警信息等。在设计的监视单元中，有主菜单界面，还包括原煤预处理工艺画面、重介质分选画面、浮选车间运行画面以及装车系统运行画面，以及故障报警画面、趋势曲线画面、ＸＹ曲线画面和各类生产报表等。
１．２无线通信单元
无线通信单元选用ＫＤ－１－Ｆ型无线通信，用于将现场控制单元的所有数据以无线通信的方式传送给生产监视单元以及综合管理单元。该无线可以实现语音、视频、数据的无线传输，支持Ｗｉ－Ｆｉ／４Ｇ双模通信，其中Ｗｉ－Ｆｉ支持８０２．１１ｂ／ｇ／ｎ协议。该无线通信单元的主要技术参数如表１所示。
表１ ＫＤ－１－Ｆ型无线通信主要技术参数
名 称技术参数
防护等级ＩＰ５４
防爆形式本质安全型
无线传输协议通信协议ＴＣＰ／ＩＰ架构８０２．１１ｂ／ｇ／ｂ／ＬＴＥ
发射场强－４０～２０ｄＢｍ
接收灵敏度≤８０ｄＢｍ
有线传输协议通信协议ＴＣＰ／ＩＰ
光发射功率－３～－１５ｄＢｍ
光接收灵敏度≤－３５ｄＢｍ
１．３控制单元
控制单元采用ＰＬＣ控制器以及扩展模块为核心控制，以ＴＣＰ／ＩＰ通信的方式将获取的选煤厂各工艺流程中的运行参数信息、系统信息以及报警故障信息数据传送给无线网关。无线网关经无线通信进行数据的无线传送。控制单元位于现场控制单元中，控制原煤预处理、重介质分选、浮选、装车等选煤工艺。２无线通信在选煤厂应用中应注意的问题
由于无线通信的固有特性，在设计和实现基于无线通信的选煤厂集中控制系统时，应注意以下问题：（１）保密性：数据信息以无线通信的方式在空中传播，其他设备可进行截取。这就要求数据传输时，必须采用加密算法对待发送的数据进行加密，以防盗取。
（２）可靠性：以无线通信方式进行数据传输时，容易受传输环境的影响，如有电磁干扰、障碍物遮挡时，传输的可靠性将大打折扣，误码率急速上升。在系统设计时，应针对该情况，对数据进行重复发送。
（３）兼容性：设计时，应与现有的无线网络以及有线网络进行兼容，设计的无线网络通信系统不应影响现有的无线或有线通信系统。
（４）覆盖性：所设计的无线通信网络能够覆盖选煤厂工艺流程中的所有设备，不应出现盲区。应利用无线监测手段，杜绝该情况的发生。当一个无线无法覆盖全部设备时，应该增加一个进行全设备覆盖。
（５）节能性：所选用的无线通信有外部电源供电和内部电源供电两种方式，为节约内部电池消耗，设计的无线通信应具有休眠、空闲模式。即当无数据发送时，驱动进入休眠或空闲模式，待有数据发送时，再进行唤醒。
３结语
针对目前选煤厂集中控制系统采用有线通信方式存在的问题，提出以无线通信为组网方式的集中控制系统。该系统由监视单元、无线通信单元、控制单元组成。共同完成选煤厂各工艺流程数据的采集、
传送和监视，实现选煤厂工艺流程、生产流程的集中控制，为进一步实现选煤厂的智能化、少人化打下坚实的基础。
参考文献
覆盖膜
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工矿自动化 自动化应用
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