回转窑测温中多站点通信技术的研发与应用

作者：红星机器 发表于： 2016-04-11 14:53:30

杨帅军老师 红星技术工程师

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回转窑窑内温度检测准确与否，对球团矿质量、产量、能源消耗及设备安全运转起着关键作用。本文单站点对多站点无线通信系统及低功耗技术的应用是以回转窑无线测温系统为例进行的描述，该技术同样可以应用于其它无线通信领域。无线通信各站点距离可根据需要选择不同的无线射频模块，再配置合适的通信天线即可，低功耗技术可根据无线发射装置现场供电是否方便等进行选择。

一、回转窑测温中多站点通信及低功耗技术的研发

本文所述基于热电偶测温方法的多站点无线测温系统，在回转窑窑头、窑中、窑尾分别设置一定数量的测温点，并各设一个无线发射装置从站点，回转窑所在平台附近设置无线接收装置主站点，构成单站点对多站点的无线测温系统。各站点间直线距离均在50米以内。以下就多站点无线通信测温系统以及系统的低功耗技术进行介绍。

二、回转窑测温多站点无线通信系统

1、系统组成

回转窑单站点对多站点无线测温系统主要由无线发射装置以及无线固定接收装置组成，整个系统中无线发射装置可以有一个或多个，固定接收装置只有一个。无线发射装置采集多路热电偶的温度信号，通过无线射频技术将数据发送给固定接收装置，固定接收装置再通过现场总线把数据传输给监控系统。

无线发射装置主要包括数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元、供电单元等，整套装置装于回转窑上，随窑转动。其中数据采集单元采集若干组热电偶信号及热电阻信号；数据处理单元采用低功耗单片机进行数据处理；数据传输单元采用成熟可靠的无线传输模块及通信天线；供电单元采用耐高温高能量的不可充电锂亚电池。

固定接收装置主要包括无线数据接收单元、数据处理单元、通信总线数据传输单元及供电单元等，整套装置固定安装于回转窑附近某处，尽可能满足与回转窑上各个站点无遮挡无干扰的通信条件，采用220V交流电源供电。其中无线数据接收单元采用与无线发射装置配套的无线射频模块；数据处理单元可以选择一款运算速度较快及资源丰富的MCU，除满足当前的数据处理外，还需留有一定的扩展能力；通信总线采用RS-485总线或者Profibus-DP现场总线。

2、系统的工作过程

无线发射装置接通电源后系统直接启动开始工作，每次访问均由固定接收装置向无线发射装置发出访问请求，循环进行。当定时器T1时间到，固定接收装置按照无线通信协议格式，发送请求命令给一个无线发射装置，若在规定的时间T2内未收到应答数据，则重发一次请求命令，然后继续等待定时器T1时间到，固定接收装置发送请求命令给第二个无线发射装置，重复前面的流程，直到请求命令发送给一个无线发射装置，如此往复。

假设有m个无线发射装置，固定接收装置对每一个无线发射装置的访问周期设为n秒，则固定接收装置对m个无线发射装置完成一次完整的轮询请求，需要m×n秒的时间。

三、应用前景分析

回转窑测温中多站点通信实现了回转窑上的多个站点与回转窑下的主站进行无线通信，且窑上每个站点可分别接入数十路温度检测信号。较传统的采用滑环法进行信号传输有多项优势：首先，该技术相比滑环法而言无直接接触部分，更加稳定可靠，除更换电池外，无其它维护工作量；其次，相比传统的滑环法每个测温点需设两根与回转窑同心的滑环，该方法可接入更多的测温信号，可减少施工成本及工程量，增加测温点时只需直接接入窑上站点的备用通道即可。同时，与之配套的无线发射装置低功耗技术的研发与应用，有效地降低了其从机功耗，延长了电池的使用时间，从而保证了测温系统长期正常的运行。

利用无线射频模块的单站点对多站点通信技术，实现了回转窑的多站点测温，满足了热工及工艺生产的要求，并且对无线发射装置的低功耗技术进行了相关研究。采用低功耗技术，可以极大地降低系统功耗，从而延长电池的使用时间，减少电池更换次数，保证回转窑测温系统正常可靠的运行。