无限混合信号传输装置在水泥厂皮带运输机上的应用
水泥 中国水泥网信息中心 2019-04-28
摘要：无线传输技术作为本世纪最有发展前景的信息技术之一，已经得到业界的高度重视。该技术利用射频方式进行非接触双向通信，可以自动识别目标对象并获取相关数据，具有精度高、适应环境能力强、抗干扰能力强、操作快捷等许多优点。
无线电传输装置是利用无线射频信号对远方的各种机构进行控制的遥控设备，在发电厂、矿山、钢铁制造、铁路、水泥厂、酿酒、给排水物流等诸多领域得到了广泛的应用。本文针对水泥厂原料矿石皮带运输机与监控室DCS之间，设计了一套能够监控和控制多路双向无线混合信号传输装置。介绍了无线传输装置的原理，并对该系统的组成结构和工作原理进行了详细的说明。
经过8年试验验证，该无线遥控装置操作方便，工作可靠，符合设计要求。研究成果对皮带运输机的智能化具有重要意义。
关键词：皮带运输机、PLC、节能降耗、无线传输、DCS
Abstract: As one of the most promising information technologies in this century, wireless transmission technology has been highly valued by the industry. This technology uses radio frequency to realize non-contact bidirectional communication. It can automatically identify target objects and acquire relevant data. It has many advantages, such as high accuracy, strong adaptability to environment, strong anti-interference and fast operation.Radiotransmitter is a kind of remote control equipment which uses radio frequency signal to control various remote mechanisms. This paper designs a set of bidirectional wireless transmission switch which can monitor and control multi-channel mixed signals between raw material ore belt conveyor and DCS of monitoring room in cement plant. The principle of wireless remote control switch system is introduced, and the structure and working principle of the system are described in detail. Wireless transmission technology has been widely used in power plants, mines, steel manufacturing, railways, cement plants, wine making, water supply and drainage logistics and many other fields.
After eight years implementing, the test result showed that the wireless remote control switch is easy to operate, reliable and meets the design requirements. The research results are of great significance to the intellectualization of belt conveyor.
0.引言
皮带运输机又称带式输送机，皮带机。是一种连续运输机械，也是一种通用机械。皮带运输机被广泛应用于港口、电厂、钢铁企业、水泥、粮食（仓储）等行业的输送和生产流水线以及水电站建设工地和港口等生产部门。即可以运送散状物料，也可以运送成件物品。其中水泥厂原料皮带运输机主要用于矿山石头到原料库转运任务。由于矿山工作环境恶劣，设备运行工况复杂，所以在皮带运输机现场一般都是无人值守的。这时候就需要监控室DCS对皮带运输机的各项参数（电机的电流以及皮带的张紧大少、超重、故障等信号）实时监控，为皮带运输机正常可靠的运行提供有效保证。矿山距离监控室距离在3KM左右，以前大多采用有线电缆的传输方式，但近些年大型工程铺路电缆易遭损坏，一旦出现断线故障就无法及时将现场的各项参数反馈到监控室DCS系统上，严重影响正常的生产。后期大量地更换有关电缆又造成企业生产成本高，维护很不方便，且极易造成安全生产事故。
西安达泰电子有限责任公司通过无线信号传输的引入，解决了目前这一困扰生产多年的问题。本文介绍了无线信号传输装置在水泥厂皮带运输机上的应用，在经过8年多的运行后，得到了企业一直好评。
1.皮带运输机的结构、组成、工作原理和主要特点
1.1 皮带运输机的结构和组成
皮带运输机主要由以下部件组成：驱动装置、清扫装置、传动滚筒、托辊、输送带、机架、拉紧装置、改向装置、给料装置等。
输送带是皮带运输机的承载构件，带上的物料随输送带一起运行，物料根据需要可以在运输机的端部或中间进行卸载。机架上装有托辊组，包括承载托辊和回程托辊，用来支撑输送带及物料
1.2 皮带运输机的工作原理
输送带绕经传动滚筒和尾部的改向滚筒形成一个封闭的环形带。输送带的上下两部分都支撑在托辊上。电动机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动，借助于传动滚筒与输送带之间的摩擦力，使输送带运动。拉紧装置提供输送带正常运行时所需的张紧力。物料在装料处装载，靠与输送带之间的摩擦力和输送带一起运动，并在输送带改向处卸载。必要时，可利用专门的卸料装置在输送带中部的任意点进行卸载。从而形成一套连续运送物料的流水作业线。
1.3皮带运输机的主要特点
皮带运输机具备优良的性能：首先是它运行可靠。在许多需要连续运行的重要的生产单位，如发电厂煤的输送，钢铁厂和水泥厂散状物料的输送，以及港口内船舶装卸等均采用皮带运输机。如在这些场合停机，其损失是巨大的。必要时，皮带运输机可以一班接一班地连续工作。
皮带运输机动力消耗低。由于物料与输送带几乎无相对移动，不仅使运行阻力小（约为刮板输送机的1／3-1／5），而且对货载的磨损和破碎均小，生产率高。这些均有利于降低生产成本。
皮带运输机的输送线路适应性强又灵活。线路长度根据需要而定。短则几米，长可达10km以上。可以安装在小型隧道内，也可以架设在地面交通混乱和危险地区的上空。
根据工艺流程的要求，皮带运输机能非常灵活地从一点或多点受料。也可以向多点或几个区段卸料。当同时在几个点向输送带上加料（如选煤厂煤仓下的输送机）或沿皮带运输机长度方向上的任一点通过均匀给料设备向输送带给料时，皮带运输机就成为一条主要输送干线。
皮带运输机可以在贮煤场料堆下面的巷道里取料，需要时，还能把各堆不同的物料进行混合。物料可简单地从输送机头部卸出，也可通过犁式卸料器或移动卸料车在输送带长度方向的任一点卸料。
皮带运输机与其堆料机和取料机相配合，已经成为大规模堆取块状物料（如煤、矿石等）的唯一有效的方法。
在环保方面，皮带运输机工作时噪声小，必要时，皮带运输机可被封闭在机罩里，不致于飘散灰尘污染空气。若在转运站，灰尘可被密封在转运溜槽里，如与除尘器相连，粉尘还可收集起来。
2.无线传输装置
2.1达泰1系混合信号无线传输装置
无线混合信号传输装置外观 
无线混合信号传输装置底板
2.2技术指标：
2.2.1输入电源：220V（最大电流2A）
2.2.2功耗：≤40W
2.2.3外形及安装尺寸：500*200*600mm（长*宽*高）
2.2.4工作环境：-30～70℃/0～90%RH
2.2.5防尘等级：IP55
2.2.6传输方式：全数字无线加密传输方式
2.2.7发射装置中有4AI/4AO/8DI/8DODI代表开关量信号输入（无源触点），DO代表开关量信号输出（内部继电器的常开触点）；AI代表模拟量信号输入（4~20mA信号）；AO代表模拟量信号输出（4~20mA信号）。2.2.8接收装置中有4AO/4AI /8DO/8DI
2.3无线传输装置设计布局
2.3.1无线混合信号收发单元功能框图
2.3.2开关量信号输入DI
开关量输入信号端子DI1表示第一路输入信号，DI8表示第8路输入信号，所有输入信号的公共端子是GND信号，输入信号可以外接无源触点，干节点，也可以接入直流电平信号，信号电压不超过24V。
当装置上的第一路输入信号DI1与GND短接时，另外1个装置上的第一路继电器线包通电，常开触点闭合，依次类推，装置上DI8与另外1个装置的DO8联动。
2.3.3开关量信号输出DO
达泰1系列开关量输出DO信号内部电路示意如下图所示，输出信号是通过内部NPN三极管驱动直流继电器，输出信号为继电器的常开触点。
模块内部继电器的触点负载能力为直流24V，1A，可承受小于60V的高压信号，但不得直接接入交流220V回路。
2.3.4模拟量信号4-20mA输入AI
DTD122FH可提供4路模拟量输入，出厂为4~20mA电流信号，输入信号类型在订货时须提前说明。
接线端子对应 AI1~AI4模拟信号输入，模拟信号的地共用。
通过接线端子AI1和AGND接入4~20mA电流信号。
l发射端4~20mA信号输入，2线制变送器接线例子
下面以PT100温度变送器为例，从AI1输入电流信号，变送器的24V直流电源，由装置内部开关电源提供，将24V输出端子的24V+端连接变送器输出信号的+，变送器输出信号的- 连接本模块的输入端子AI1。
2.3.5模拟量信号4-20mA输出AO
DTD122FH内部可提供4路模拟量输出，出厂默认为4~20mA电流信号，输出信号类型在订货时须提前说明。接线端子对应 AO1和AO4模拟信号输出，模拟信号的地共用。
l2线制电流信号输出
电流信号产生的内部原理如下图所示。
注意：
1.VCC是用户为本模块提供的24VDC电源正端，接CN1-2端子。
2.对于2路以上的4~20mA电流输出，用户必须确认其负载是可以共地的，否则会造成用户设备损坏。
3.当发射端不工作或者无线通信中断时，接收端输出为0mA。
2.4装置接线端子说明
达泰1系列产品由发射装置和接收装置组成，发射装置安装在控制室，接收装置安装在现场。
2.4.1双向混合信号无线传输装置布线图
2.4.2接收装置端子及接线
接收装置端子与发射装置端子相同而接线需一一对应
3.实施方案
皮带运输机在生产中的重要性显而易见，所以需要实时对它的运行状态，故障，电流等等信号进行监控。由于监控室远在3KM外的厂内，布线难度大。这时候选用无线通讯就是最好的解决方案。
4.结论
无线相对而言功耗更低、效率更高的通信方式。正是有了它们的存在，工业自动化领域的无线技术应用才越来越广泛，生产效率才越来越高，这是传统有线方式所无法比拟的
无线系统低成本和安装简便的优势帮助工厂提高效率、优化运行、减少维护成本，从而有助于避免停机或将停机时间缩到最短，即将停产导致的损失降到最低。
5. 现场应用
西安蓝田尧柏水泥有限公司，生产线工艺监测，2010年实施至今
包头东方希望水泥厂，堆取料机到DCS无线控制，300m，2014年至今
阿克苏天山多浪水泥有限责任公司，堆取料机无线控制，300m，2015年实施
龙里红狮水泥有限公司，水泥生产线堆取料机无线控制，800m，2016年实施
乌兰察布中联水泥有限公司，堆取料机无线控制，1KM,DTD122HFC,2017年实施
四川神华集团江油发电厂，卸料小车无线程控，400米，DTD112HFC，2017
临湘海螺水泥有限责任公司，堆取料机无线控制，1KM，2017年实施
江苏包容台泥水泥有限公司，堆料机与取料机，300M，DTD122HC-88，2018年实施
洛阳榕拓焦化，运煤皮带开关信号和控制柜之间无线传输，400M，2018年实施
滨州山水水泥有限公司，传感器与DCS之间，300M，DTD110FCY-8,2018-2019
参考文献
[1] 西安达泰电子。点对点无线开关量信号传输器。 http://www.dataie.com/proshow44.html, [EB/OL].2018-5-31.
[2] 西安达泰电子。点对点无线模拟量信号传输。http://www.dataie.com/proshow45.html, [EB/OL].2018-10-31.
[3] 西安达泰电子。双向混合信号无线传输器。 http://www.dataie.com/proshow54.html, [EB/OL].2018-11-31.
[4] 康昀希。专利号：ZL 2018200917762,专利名称：双向混合信号无线传输器
[5] XK.【实例】水泥厂堆取料机无线通讯方案用户实例。 http://www.dataie.com/jszxshow270.html,[EB/OL].2017-8-22.
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