利用DF无线数据传输模块实现水厂刮吸泥机的自动监控

利用 DF 无线数据传输模块实现水厂刮吸泥机的自动监控 摘要 本文介绍一种最经济又相对可靠的实现水厂刮吸泥机自动监控的方案 现今自来水厂的沉淀池一般都采用刮吸泥机 俗称排泥车 来实现排泥 其 原理是排泥车在沉淀池上来回移动时把沉淀池底的淤泥刮入集泥器 同时利用 虹吸原理将淤泥排出池外 目前绝大多数水厂的沉淀池都采用斜板 管 沉淀 池或平流式沉淀池 前者池长在 30 米左右 后者池长在 100 米左右 由于排 泥车的速度较慢 其一次工作时间在半小时至 2 小时之间 再加上排泥车的中 间变化过程缓慢所以其控制实时性要求不高 那么实现排泥车的自动监控的关 键就是如何解决排泥车和远程控制台之间的信息传输 现在比较流行的排泥车监控系统大都由三部分组成 见下图 而第一 三 部分一般都采用可靠性高的以 PLC 为中心的继电器控制逻辑 而第二部分则是 实现水厂排泥车自动监控的关键部分 实现第二 部分一般有以下几种方法 供电与通信 第一种是供电和通信都采用 电缆来完成 它一般需要一 条 12 至 16 芯电缆 刮吸泥机移动时采用卷线或拖放来收放电缆 该方式成本 较低 适合于短距离且运行环境较好的场合 第二种是供电与通信都采用电源 滑触线 第三种是供电采用电源滑触线 四极 而刮吸泥机与远程控制台之 间的通信采用无线电台来完成信息传输 第四种是供电仍采用电源滑触线 四 极 刮吸泥机与远程控制台之间的信息传输是利用电源线载波的方式来实现 远程控制台 控制逻辑 排泥车现场 本地控制逻 辑 第一部分第三部分第二部分 第五种是供电采用电源滑触线 四极 或四芯电缆 刮吸泥机与远程控制台之 间的信息传输是利用多功能无线数据传输模块来实现 下表是几种方案的优劣 对照表 供电通信造价可靠性维护 第一种电缆电缆低一般较容易 第二种滑触线滑触线高好较容易 第三种滑触线无线电台高较好难 第四种滑触线电力载波较高好较难 第五种滑触线或电缆 无线数据传输模块 很低较好容易 下面主要介绍第五种方案中的通信部分 利用无线数据传输模块 占自由 免费频道 来完成刮吸泥机与远程控制台之间的信息传输 多功能无线数据传 输模块就是我们日常生活中用到的遥控系统中的通用无线数据发射 接收模块 部分 市面上有成品卖 才几十元一套 有能力的人也可以自己动手做 其发 射模块的工作频率一般采用为 315MHz 或则 433MHz 采用声表谐振器 SAW 稳频 频率稳定度极高 DF 数据发射模块具有较宽的工作电压范围 3 12V 当发射 电压为 12V 时 为最佳工作电压 具有较好的发射效果 发射电流约 30 至 60 毫安 空旷地传输距离 700 800 米 发射功率约 500 毫瓦 DF 数据模块采用 ASK 方式调制 功耗低 当数据信号停止时发射电流降为零 DF 模块必须用信 号调制才能正常工作 DF 无线数据传输模块可以配合单片机来实现数据通讯 但要一定的单片机知识 而常见的固定码编码器件如 PT2262 2272 只要直接 连接即可 非常简单 因为是专用编码芯片 其效果很好传输距离很远 所以 我们采用固定码编码器件 PT2262 2272 来完成对无线数据传输模块的调制处理 等工作 PT2262 2272 是一种 CMOS 工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路 通常 PT2262 2272 的 1 至 8 脚为三态地址端管脚 悬空 接高电平 接低电平 任意组 合可提供 6561 个地址 而 10 至 13 脚为数据端管脚 设定的地址码和数据码从 17 脚串行输出 编码芯片 PT2262 发出的编码信号由 地址码 数据码 同步 码组成一个完整的码字 解码芯片 PT2272 接收到信号后 其地址码经过两次 比较核对后 VT 脚才输出高电平 与此同时相应的数据脚也输出高电平 设计 原理图如下图 1 2 3 4 5 6 7 8 9 18 17 16 15 14 13 12 11 10 1 2M 10K 4 4148 4 K4 吸泥机停止 K3 吸泥机故障 K2 吸泥机反行 K1 吸泥机正行 12V 发射 模块 1 2 3 4 5 6 7 8 9 18 17 16 15 14 13 12 11 10 200K 220 4 12V 接收 模块 5V J4J3J2J1 PT2272L4PT2262 8050 4 R1 R5 A R2R3 R4 RXD VCC GND TXD VCC GND D4 D3 D2 D1 BG1 BG1 BG3 BG4 R1 R2 R3 R4 R5 K5 VT 正行反行停止故障 发射单元接收单元 如 K1 吸泥机正行 吸合且 K5 接通的情况下 吸泥机正行信号就可通过发射单 元发射出去 而接收单元将信号接收后相应的继电器 J1 就吸合 若接收单元 IC 用 2272L4 则不论 K1 是否保持吸合 J1 都吸合并自锁一直到 K2 K4 中的任何 一个信号来才释放 若接收单元 IC 用 2272M4 则 J1 的吸合与否就和 K1 同步 为了不让发射电路长期处于发射状态 将发射板的电源 12V 接至刮吸 泥机控制箱内 PLC 的一个输出点 通过 PLC 编程使 PLC 的这一输出点在一个完 整的工作周期内每隔 5 秒输出一秒 这样在刮吸泥机工作期间其运行状态每隔 5 秒就被发送一次 而装在远程控制台内的接收板每隔 5 秒就能接收到刮吸泥 机的运行状态 这样还有一个好处 就是当 K1 至 K4 四个信号中有两个以上同 时动作 此时若 K5 由断到通则可以将 K1 至 K4 中两个以上的信号同时发射出 去 同理远程控制台内的发射板也能发射出信号 使吸泥机控制箱内接收板接 收到远程启动信号和停止 复位信号 这样就实现了对刮吸泥机的远程监控 因为 PT2262 PT2272 一般只有四个并行的数据通道 A B C D 若要传送 的信号大于四个 则可以通过对四个并行的数据通道采用不同的二极管供电逻 辑组合而产生 16 种不同的方式 相应地在解码输出端增加一片二进制数字电 路 便可传送多达 16 路信号 本方案的特点是成本极低 能基本满足控制要求 将吸泥机控制箱内 PLC 和远程控制台内 PLC 的通信转化为 PLC 数字输入 输出量来处理 增加了系统 的灵活性 能