無(wú)線(xiàn)Profibus-DP通訊技術(shù)在堆取料機(jī)上的應(yīng)用

1、序言

　　堆取料機(jī)是水泥廠(chǎng)用于原料及原燃料轉(zhuǎn)運(yùn)及均化的大型移動(dòng)設(shè)備，其運(yùn)行可靠性直接關(guān)系到廠(chǎng)內(nèi)物流是否暢通。目前，水泥廠(chǎng)堆取料機(jī)上的供電及通訊主要是采用電纜卷盤(pán)方式，電源電纜及控制電纜分別有各自的卷盤(pán)，中控室與堆取料機(jī)控制室之間的控制及聯(lián)鎖信號(hào)都是通過(guò)一根多芯的柔性電纜進(jìn)行通訊，每芯電纜只能傳送一個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)，不能實(shí)現(xiàn)大量開(kāi)關(guān)量以及模擬量的傳輸，同時(shí)由于滑環(huán)集電器自身結(jié)構(gòu)以及堆取料機(jī)卷盤(pán)拉力不均衡等原因，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)信號(hào)傳輸不穩(wěn)定甚至中斷等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到堆取料機(jī)的安全性與可靠性，傳統(tǒng)的通訊方式在實(shí)際運(yùn)行中普遍存在以下問(wèn)題：

1.1 故障頻繁

　　由于大車(chē)軌道安裝精度不高，運(yùn)行軌道不能精確的在同一軸線(xiàn)上，電纜卷盤(pán)隨著堆取料機(jī)的移動(dòng)產(chǎn)生震動(dòng)，以及滑環(huán)集電器安裝誤差等原因，使得聯(lián)鎖和通訊集電器中的觸點(diǎn)變形破損，滑環(huán)集電器的觸點(diǎn)隨電纜卷盤(pán)的旋轉(zhuǎn)而錯(cuò)位，觸點(diǎn)的機(jī)械機(jī)構(gòu)松動(dòng)，導(dǎo)致接觸不良。同時(shí)，由于堆場(chǎng)內(nèi)物料粉塵濃度大、硬度大造成磨損嚴(yán)重，加上安裝等原因造成滑環(huán)集電器粉塵堆積，從而造成斷路和短路。據(jù)統(tǒng)計(jì)，滑環(huán)集電器故障率占堆取料機(jī)總故障的40％。

1.2 維修時(shí)間長(zhǎng)、工作量大

　　正常損壞時(shí)，少則需要4—5小時(shí)，多則10小時(shí)以上，且每次需兩人以上，工作量更大。

1.3 安裝及維修費(fèi)用高

　　從目前我公司堆取料機(jī)安裝的方式來(lái)講，安裝一臺(tái)傳統(tǒng)通訊方式的堆取料機(jī)完成通訊功能需要的主要設(shè)備有：控制滑環(huán)一臺(tái)、電機(jī)一臺(tái)、移動(dòng)式電纜卷盤(pán)一臺(tái)以及多芯控制電纜，在電纜卷盤(pán)設(shè)計(jì)時(shí)電纜的選型也比較特殊，而且在我公司的幾個(gè)項(xiàng)目中使用效果很不理想，往往在設(shè)備運(yùn)行不到一年的時(shí)間控制電纜就由于設(shè)備的移動(dòng)受力而斷芯，導(dǎo)致需要更換電纜，每臺(tái)堆取料的控制電纜大概200米，每米大概100元，每更換一次就要2萬(wàn)元左右，加上人工費(fèi)，每年的維修費(fèi)大概在6萬(wàn)元左右，加之我公司承包的大多都是國(guó)外項(xiàng)目，在保修期間造成的維修成本就會(huì)更高。另外，因聯(lián)鎖失控，通訊中斷導(dǎo)致的設(shè)備事故擴(kuò)大，更增加了其它關(guān)聯(lián)設(shè)備的維修費(fèi)。

1.4 設(shè)備安全隱患大

　　當(dāng)堆料機(jī)集電器故障及卷盤(pán)電纜斷鏈時(shí)，導(dǎo)致聯(lián)鎖失控，通訊中斷，不能及時(shí)停止放料和停下皮帶機(jī)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成堆料機(jī)沖出軌道，使其鋼結(jié)構(gòu)整體變形，能引起上百萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)損失，也給設(shè)備與操作人員帶來(lái)不安全因素；當(dāng)取料機(jī)滑觸線(xiàn)故障，由于下一段工藝流程中的輸送皮帶機(jī)故障或緊急異常時(shí)，不能及時(shí)停止取料，就會(huì)導(dǎo)致堵料，撤料，壓料，甚至拉斷皮帶等情況，給正常生產(chǎn)造成困難，同時(shí)給設(shè)備及人身帶來(lái)很大安全隱患。

2、無(wú)線(xiàn)聯(lián)鎖通訊傳輸方案選擇

　　目前，解決以上問(wèn)題有采用常規(guī)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，即在數(shù)據(jù)交換之前需要完成數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)字化、編碼、壓縮、打包、調(diào)制，轉(zhuǎn)換成可發(fā)送的格式，然后再通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。此方案雖然解決了問(wèn)題，但是此方案的初期設(shè)計(jì)成本以及調(diào)試費(fèi)用均較高，總體效果并不理想。為此，我公司根據(jù)目前無(wú)線(xiàn)工控技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備環(huán)境特點(diǎn)，于2008年10月結(jié)合工廠(chǎng)Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞奶攸c(diǎn)，將無(wú)線(xiàn)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用在水泥廠(chǎng)堆取料機(jī)上。通過(guò)比較我們選擇了德國(guó)菲尼克斯公司的雙向無(wú)線(xiàn)Profibus-DP通訊套裝模塊PSI-WL-PROFIB/BT-SET。最終實(shí)現(xiàn)水泥廠(chǎng)堆取料機(jī)的與工廠(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的高速互聯(lián)與聯(lián)動(dòng)，提高了設(shè)備的自動(dòng)化程度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性及安全性，降低故障率，減少維修費(fèi)用以及成本，提高生產(chǎn)效率。

　　隨著無(wú)線(xiàn)藍(lán)牙局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的成熟，以及PLC控制技術(shù)與無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合，無(wú)線(xiàn)聯(lián)鎖和通訊傳輸方式以其工作可靠，優(yōu)良的性?xún)r(jià)比，在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，該技術(shù)也適用于水泥廠(chǎng)堆取料機(jī)與工廠(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)之間的無(wú)線(xiàn)通訊。無(wú)線(xiàn)Profibus-DP通訊裝置正是為了滿(mǎn)足此需求而設(shè)計(jì)的，該設(shè)備能夠解決水泥廠(chǎng)堆取料機(jī)與工廠(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)通訊，實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制信號(hào)的傳輸和交換。無(wú)線(xiàn)Profibus-DP通訊技術(shù)在水泥廠(chǎng)堆取料機(jī)上應(yīng)用后，取消了原硬接線(xiàn)的一些相關(guān)附屬設(shè)備，如：電機(jī)，卷盤(pán)，控制電纜，滑環(huán)等，為移動(dòng)式的堆取料機(jī)節(jié)約了空間，也使得機(jī)械設(shè)計(jì)上更為簡(jiǎn)單。

3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

　　Profibus-DP通訊是針對(duì)數(shù)據(jù)鏈路層和用戶(hù)層來(lái)說(shuō)的，其數(shù)據(jù)通訊格式由PROFIBUS基金會(huì)規(guī)定，而其物理層則完全采用RS485規(guī)范。這樣的通訊方式完全滿(mǎn)足工廠(chǎng)自動(dòng)化的控制網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洹Ｎ覀冞x用的菲尼克斯的Profibus-DP無(wú)線(xiàn)通訊套裝模塊實(shí)際上是一個(gè)能傳輸RS232、RS485、RS422的多功能無(wú)線(xiàn)串口通訊模塊。作為Profibus-DP無(wú)線(xiàn)通訊套裝，是指廠(chǎng)家在出廠(chǎng)前就已配置好握手信號(hào)、奇偶校驗(yàn)等相關(guān)串口通訊參數(shù)，我們只需簡(jiǎn)單的接線(xiàn)，通電即可使用。