基于数字化无线与电缆冗余控制的斗轮机通信系统

摘 要：斗轮机与输煤程控联锁依靠移动控制电缆实现，当电缆在长期磨损拉拽过程中，出现断芯，就会造成信号丢失，联锁失效，严重影响生产秩序，存在安全隐患。加装数字无线通信与控制电缆实现冗余控制可有效提高设备运行安全性和可靠性。

关键词：数字无线技术；冗余控制；斗轮机无线；无线语音

中图分类号：C931.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）06-0142-01

1 概述

斗轮堆取料机，简称斗轮机，是目前火电厂最常用的煤料堆储和转运的有轨式装卸工具。因为其运动具有很强的规律性，可通过远方输煤程控命令，结合视频和语音等，实现斗轮机堆取料与输煤皮带的联锁控制，自动化控制程度高，因此对信号传输的可靠性要求极高。大部分国内火电厂斗轮机依靠移动拖缆完成控制信号传输。

2 问题描述

改造前，斗轮机出现与输煤程控联锁控制信号丢失，当斗轮机堆取料时，输煤程控与斗轮机司机室语音通道质量差沟通不畅，会导致取料时，地面皮带已停但斗轮机仍在取料造成煤堆积难以清理，或堆料时，斗轮机皮带已停，地面皮带仍在运煤造成跑煤。严重影响设备正常运转和人员安全。

3 方案论证

经研究考证，在原有的以控制电缆为通信载体的斗轮机联锁控制系统基础上，增加一套基于数字无线控制技术的冗余通信系统，通过远端程控设计，保证控制电缆信号丢失后自动切换到数字无线通信，并报控制电缆通信报警，同样，当数字无线通信故障时，自动切换到控制电缆通信，并报数字无线通信报警。大大提高了通信和控制的可靠性。

斗轮机控制信号数字o线处理[1]过程如下图1所示。

原始信号如语音信号，模拟量信号等变换成电信号，通过信源编码实现信号的A/D转化；数据加密保证信息安全，通过信道编码，提高数字通信的可靠性和通道的抗干扰能力；数字调制将数字信号载到高频处，并采用扩频技术，最后将信号通过发射振荡和放大以电磁波方式发射到空中，实现数字无线信号的传输。信号释放则是将数字无线信号逐步还原的过程。

数字无线信号传输[2]方式具有如下特点：

首先，无线通信方式可完全解决控制电缆在长期运行过程中出现的磨损断芯问题，是移动设备自动控制的理想的通信传输解决方案；其次，数字信号本身具有较强的抗干扰能力，信道损耗相比模拟量通道更小。采用数字重传和纠错编码等措施后，信号完整性提高，误码率降低。第三，数字通信传输功能更加强大，不仅可以传输开关量，还可以传输模拟量，语音视频等信号，在保证信号质量的情况下，信号更易压缩，从而提升传输容量和速度；第四，数字信号加密使得其传输安全性更高；另外，数字信号更便于与计算机互联，实现智能化监控。

4 改造实施过程

设计思路是在斗轮机和程控PLC之间的通讯回路上增加无线通讯系统，主要用于替代斗轮机机上与地面之间的活动部分的控制电缆，即在运动过程中最易出现问题而产生故障点的控制电缆部分。设备上采用西安奥宇电力科技有限公司的数字无线控制系统和语音传输。

首先，在两台斗轮机低压电气室，各设置一个无线从站，将斗轮机反馈给远程的控制信号各分出一路接入无线从站，通过无线从站数字信号处理，从站天线发送给输煤程控主天线。

其次，在输煤控制楼，设置无线主站，将输煤程控发送给斗轮机的控制命令各分出一路接入无线主站，通过无线主站数字信号处理，主站天线发送给斗轮机机上从天线。

再次，根据实际情况，将无线主站分解，主通讯模块和控制器之间，通过光纤收发装置，将主站天线延长到斗轮机端部提高无线通讯质量，同时光纤传输减少噪声干扰和信号衰减。

同时，在无线网络中，对斗轮机司机室与程控室的语音信号进行数字化处理，通过交换机接入同一网络。

5 实施效果

经改造后，斗轮机的控制系统为数字无线和控制电缆冗余传输方式，若当前通信方式出现故障，系统自动切换到另一种通信方式，并发出通讯报警，保障设备连续正常运行的同时，检修时间也较为充裕。改造后效果明显，可靠性提高。

6 结语

数字无线通信技术应用在移动斗轮机的联锁控制中，具有很强的适应性和可靠性，实现斗轮机非接触式联锁控制[3]，最大限度地降低了移动磨损带来的通讯故障风险。与原移动控制电缆组成冗余传输方式，大大提升了设备运行可靠性。

参考文献

[1]邱恭安.现代数字无线通信传输技术的研究[D].昆明理工大学，2003.

[2]王福昌，熊兆飞，黄本雄.通信原理[M].北京：清华大学出版社，2006.

[3] 韩寿亮.无线联锁装置的应用与分析[J].莱钢科技，2013（5）：20-22.