基于數字化無線與電纜冗余控制的斗輪機通信系統

吳軍

摘 要：斗輪機與輸煤程控聯鎖依靠移動控制電纜實現，當電纜在長期磨損拉拽過程中，出現斷芯，就會造成信號丟失，聯鎖失效，嚴重影響生產秩序，存在安全隱患。加裝數字無線通信與控制電纜實現冗余控制可有效提高設備運行安全性和可靠性。

關鍵詞：數字無線技術；冗余控制；斗輪機無線；無線語音

中圖分類號：C931.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）06-0142-01

1 概述

斗輪堆取料機，簡稱斗輪機，是目前火電廠最常用的煤料堆儲和轉運的有軌式裝卸工具。因為其運動具有很強的規律性，可通過遠方輸煤程控命令，結合視頻和語音等，實現斗輪機堆取料與輸煤皮帶的聯鎖控制，自動化控制程度高，因此對信號傳輸的可靠性要求極高。大部分國內火電廠斗輪機依靠移動拖纜完成控制信號傳輸。

2 問題描述

改造前，斗輪機出現與輸煤程控聯鎖控制信號丟失，當斗輪機堆取料時，輸煤程控與斗輪機司機室語音通道質量差溝通不暢，會導致取料時，地面皮帶已停但斗輪機仍在取料造成煤堆積難以清理，或堆料時，斗輪機皮帶已停，地面皮帶仍在運煤造成跑煤。嚴重影響設備正常運轉和人員安全。

3 方案論證

經研究考證，在原有的以控制電纜為通信載體的斗輪機聯鎖控制系統基礎上，增加一套基于數字無線控制技術的冗余通信系統，通過遠端程控設計，保證控制電纜信號丟失后自動切換到數字無線通信，并報控制電纜通信報警，同樣，當數字無線通信故障時，自動切換到控制電纜通信，并報數字無線通信報警。大大提高了通信和控制的可靠性。

斗輪機控制信號數字無線處理[1]過程如下圖1所示。

原始信號如語音信號，模擬量信號等變換成電信號，通過信源編碼實現信號的A/D轉化；數據加密保證信息安全，通過信道編碼，提高數字通信的可靠性和通道的抗干擾能力；數字調制將數字信號載到高頻處，并采用擴頻技術，最后將信號通過發射振蕩和放大以電磁波方式發射到空中，實現數字無線信號的傳輸。信號釋放則是將數字無線信號逐步還原的過程。

數字無線信號傳輸[2]方式具有如下特點：

首先，無線通信方式可完全解決控制電纜在長期運行過程中出現的磨損斷芯問題，是移動設備自動控制的理想的通信傳輸解決方案；其次，數字信號本身具有較強的抗干擾能力，信道損耗相比模擬量通道更小。采用數字重傳和糾錯編碼等措施后，信號完整性提高，誤碼率降低。第三，數字通信傳輸功能更加強大，不僅可以傳輸開關量，還可以傳輸模擬量，語音視頻等信號，在保證信號質量的情況下，信號更易壓縮，從而提升傳輸容量和速度；第四，數字信號加密使得其傳輸安全性更高；另外，數字信號更便于與計算機互聯，實現智能化監控。

4 改造實施過程

設計思路是在斗輪機和程控PLC之間的通訊回路上增加無線通訊系統，主要用于替代斗輪機機上與地面之間的活動部分的控制電纜，即在運動過程中最易出現問題而產生故障點的控制電纜部分。設備上采用西安奧宇電力科技有限公司的數字無線控制系統和語音傳輸。

首先，在兩臺斗輪機低壓電氣室，各設置一個無線從站，將斗輪機反饋給遠程的控制信號各分出一路接入無線從站，通過無線從站數字信號處理，從站天線發送給輸煤程控主天線。

其次，在輸煤控制樓，設置無線主站，將輸煤程控發送給斗輪機的控制命令各分出一路接入無線主站，通過無線主站數字信號處理，主站天線發送給斗輪機機上從天線。

再次，根據實際情況，將無線主站分解，主通訊模塊和控制器之間，通過光纖收發裝置，將主站天線延長到斗輪機端部提高無線通訊質量，同時光纖傳輸減少噪聲干擾和信號衰減。

同時，在無線網絡中，對斗輪機司機室與程控室的語音信號進行數字化處理，通過交換機接入同一網絡。

5 實施效果

經改造后，斗輪機的控制系統為數字無線和控制電纜冗余傳輸方式，若當前通信方式出現故障，系統自動切換到另一種通信方式，并發出通訊報警，保障設備連續正常運行的同時，檢修時間也較為充裕。改造后效果明顯，可靠性提高。

6 結語

數字無線通信技術應用在移動斗輪機的聯鎖控制中，具有很強的適應性和可靠性，實現斗輪機非接觸式聯鎖控制[3]，最大限度地降低了移動磨損帶來的通訊故障風險。與原移動控制電纜組成冗余傳輸方式，大大提升了設備運行可靠性。

參考文獻

[1]邱恭安.現代數字無線通信傳輸技術的研究[D].昆明理工大學，2003.

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

[3] 韓壽亮.無線聯鎖裝置的應用與分析[J].萊鋼科技，2013（5）：20-22.