无线数传模块
控制室DCS系统借助无线网桥和各种仪表实现无线通讯的实施案例
一、场景实施背景
某大型造纸厂的生产流程中,泵房是重要的动力枢纽,承担着为各生产环节输送水源的关键任务。泵房内的水泵运行状态直接影响着造纸生产线的稳定运行,其中水泵的压力、流量、频率以及泵后阀门状态等参数是监控的重点。
此前,该厂采用有线方式连接泵房的仪表设备与控制室的DCS系统,以此实现对泵房关键参数的监测。但由于泵房与控制室之间距离较远,且厂区内管线、设备布局复杂,有线线路的铺设不仅成本高昂,还面临着线路易受潮湿、腐蚀以及机械损伤等问题。据统计,每年因线路故障导致的数据传输中断事件多达20余次,每次中断都会影响对水泵运行状态的实时监控,严重时甚至可能引发生产故障,造成不小的经济损失。为解决这一问题,该厂决定进行无线技改,经过多方调研和测试,最终选择采用远创智控品牌的ETH-Bidge-A无线网桥来构建无线通讯系统,实现DCS系统对泵房关键参数的无线远程监测。
二、结构拓扑图
· 核心节点:控制室的DCS系统、泵房内的多个仪表设备(用于监测水泵的压力、流量、频率以及泵后阀门状态等)。
· 设备部署:
· 控制室侧:部署2台远创智控ETH-Bidge-A无线网桥(主备模式),与DCS系统相连接,外接高增益定向天线,天线方向指向泵房所在位置。
· 泵房侧:安装2台远创智控ETH-Bidge-A无线网桥(主备模式),通过有线方式与泵房内的各个仪表设备连接,外接高增益定向天线,天线方向指向控制室。
· 链路设计:构建两条独立的无线通讯链路,链路1由控制室主网桥和泵房主网桥组成;链路2由控制室备网桥和泵房备网桥组成。两条链路同时工作,实时传输数据,形成双无线系统备份。
三、项目痛点
1. 通讯可靠性要求高:仪表数据与DCS系统之间的无线通讯必须绝对可靠,不允许出现丢包现象,且PLC通讯延迟需控制在80ms以内。一旦发生切换延时过高或丢包情况,会导致数据无法传输,系统随即报警,可能影响对水泵运行状态的及时判断和处理,进而影响生产稳定。
2. 环境条件恶劣:造纸厂内存在强磁场,这会对无线通讯信号产生干扰;同时,泵房及厂区内灰尘较多,对无线设备的防护性能和抗电磁干扰性能提出了极高的要求,普通设备难以在这样的环境下长期稳定运行。
3. 信号传输稳定性挑战:泵房与控制室之间可能存在设备、墙体等障碍物,会对无线信号的传输造成一定影响,需要确保无线设备能够在这种情况下稳定传输数据。
四、远创智控ETH-Bidge-A无线网桥功能简介
远创智控ETH-Bidge-A无线网桥是一款专为工业复杂环境设计的高性能无线传输设备,其核心功能如下:
· 双链路冗余备份:支持主备双链路同时运行,当主链路出现故障时,能够在极短时间内自动切换至备链路,切换时间可忽略不计,保证数据传输不中断,有效避免了单链路故障带来的通讯问题。
· 低延迟与高可靠性:采用先进的无线传输技术和优化的通信协议,通讯延迟可稳定控制在50ms以内,远低于项目要求的80ms,并且能够实现数据传输零丢包,完全满足工业级实时通讯的需求。
· 强大的抗干扰能力:具备出色的抗电磁干扰性能,采用独特的跳频技术和信道选择机制,能有效抵御强磁场等干扰因素,确保无线信号的稳定传输。
· 适应恶劣环境:设备防护等级达到IP66,能够有效阻挡灰尘侵入,同时具备良好的防水性能,可适应造纸厂多灰尘的恶劣环境。其工作温度范围为-30℃~70℃,能够在厂区不同的温度条件下正常运行。
· 稳定的传输性能:配备高增益定向天线,具有较强的信号穿透能力和抗干扰能力,能够在有障碍物的环境下实现稳定的无线传输,确保数据在泵房与控制室之间高效传递。
五、解决方案描述
针对该造纸厂的无线技改需求,采用远创智控ETH-Bidge-A无线网桥构建双无线系统,具体解决方案如下:
1. 双链路冗余架构:通过部署主备两条独立的无线通讯链路,实现仪表数据与DCS系统之间的数据传输冗余备份。正常情况下,主链路承担主要的数据传输任务,备链路实时同步数据;当主链路出现故障时,系统自动、快速切换至备链路,确保数据传输不中断,满足通讯完全可靠、不丢包的要求。
2. 低延迟保障:利用远创智控ETH-Bidge-A无线网桥的低延迟传输特性,将仪表数据与DCS系统之间的通讯延迟严格控制在50ms以内,确保DCS系统能够及时接收泵房内的各项关键参数,为操作人员提供实时、准确的监测数据,以便及时做出决策和调整。
3. 抗干扰与环境适应:凭借ETH-Bidge-A无线网桥强大的抗电磁干扰能力和IP66的防护等级,使其能够在造纸厂的强磁场、多灰尘环境下稳定运行,无需额外增加防护设施,降低了系统的建设和维护成本。
4. 稳定传输实现:借助ETH-Bidge-A无线网桥的高增益定向天线和优秀的信号处理能力,有效克服泵房与控制室之间的障碍物影响,实现稳定的无线数据传输,确保各项参数能够准确、及时地反馈至DCS系统。
六、实施过程
1. 现场勘查与规划(1天):对造纸厂的泵房位置、控制室位置、两者之间的距离以及沿途的障碍物、电磁环境等进行全面勘查。根据勘查结果,规划无线网桥的安装位置、天线指向和链路路径,确保无线信号能够稳定传输,避开强干扰区域和严重的信号遮挡区域。
2. 设备安装与部署(0.5天):
控制室侧:按照规划位置安装2台远创智控ETH-Bidge-A无线网桥,将其与DCS系统连接,仔细调整天线指向,确保能够稳定接收泵房侧的无线信号。
泵房侧:在泵房内按照规划安装2台远创智控ETH-Bidge-A无线网桥,通过有线方式与泵房内的各个仪表设备连接,调整天线指向控制室方向,保证信号的良好收发。
3.系统配置与调试(0.5天):对无线网桥进行参数配置,包括设置主备链路模式、选择合适的信道、调整传输速率等。进行系统联调,测试两条链路的通讯质量、传输延迟和丢包率。模拟主链路故障情况,测试系统是否能自动快速切换至备链路,确保切换过程中数据传输不中断,满足项目的可靠性要求。
4.试运行与优化(1天):系统安装调试完成后,进行为期1天的试运行。在试运行期间,实时监测无线通讯系统的运行状态,包括信号强度、通讯延迟、丢包率等参数。根据试运行中发现的问题,对系统进行优化调整,如微调天线角度、更换信道等,确保系统能够长期稳定、可靠地运行。
七、应用效果
1. 通讯稳定性大幅提升:采用远创智控YC-ETH-Bidge-A无线网桥构建的双无线系统运行稳定可靠,实现了仪表数据与DCS系统之间的零丢包数据传输,通讯延迟稳定在50ms以内,完全满足项目要求。自系统投入运行以来,未出现因通讯问题导致的数据传输中断和报警情况,保障了对泵房关键参数的实时监测。
2. 抗干扰与环境适应能力出色:在造纸厂的强磁场、多灰尘环境下,ETH-Bidge-A无线网桥表现出优异的性能,设备运行稳定,未出现因环境因素导致的故障。其IP66的防护等级有效阻挡了灰尘的侵入,确保了设备的长期可靠运行。
3. 传输稳定可靠:无线网桥在泵房与控制室之间实现了稳定的无线数据传输,有效克服了障碍物的影响,确保了水泵的压力、流量、频率以及泵后阀门状态等参数能够准确、及时地反馈至DCS系统。
4. 降低成本与提高效率:相比传统的有线通讯方式,无线技改方案大幅降低了线路铺设和维护成本,据估算,每年可节省维护费用数万元。同时,系统的稳定运行减少了因通讯故障导致的生产影响,提高了生产效率,为工厂带来了显著的经济效益。
八、项目实施前后效果对比
九、总结
本次造纸厂无线技改采用远创智控ETH-Bidge-A无线网桥构建双无线系统,成功解决了泵房与控制室之间的无线通讯难题,实现了DCS系统对泵房关键参数的稳定、可靠监测。该解决方案通过双链路冗余备份确保了通讯的高可靠性,低延迟传输满足了实时监测需求,强大的抗干扰能力和环境适应能力使其能够在造纸厂的恶劣环境下稳定运行。
实施后,项目的通讯稳定性显著提升,彻底消除了因通讯问题导致的生产影响和报警情况,降低了维护成本,提高了生产效率。远创智控ETH-Bidge-A无线网桥凭借其卓越的性能,为造纸厂等工业领域的无线通讯提供了可靠的解决方案,具有广泛的推广应用价值,尤其适用于类似存在恶劣环境和高可靠性通讯需求的场景。
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