楊玉東

（中冶賽迪電氣技術(shù)有限公司，重慶400013）

無線通訊在原料場(chǎng)中的應(yīng)用

楊玉東

（中冶賽迪電氣技術(shù)有限公司，重慶400013）

目前無線通訊技術(shù)在冶金企業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到了大量應(yīng)用，但在大型遠(yuǎn)距離移動(dòng)設(shè)備上應(yīng)用的例子還不多。針對(duì)某原料場(chǎng)中堆取料機(jī)系統(tǒng)與中控室系統(tǒng)之間的信號(hào)傳輸方案，采用了先進(jìn)的無線通訊技術(shù)，并從方案選定、硬件配置及軟件調(diào)試等多方面進(jìn)行介紹，并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)，證明無線通訊技術(shù)在大型工業(yè)領(lǐng)域中是成熟的、可靠的、安全的、可以實(shí)施的。

無線通訊；堆取料機(jī)；系統(tǒng)配置；調(diào)試

1 引言

目前大型移動(dòng)設(shè)備的信號(hào)傳輸主要有硬接線和無線通訊兩種方式。

硬接線方式以光纖和電纜為主，通過移動(dòng)設(shè)備上的卷盤進(jìn)行釋放。優(yōu)點(diǎn)是傳輸信號(hào)實(shí)時(shí)、可靠、穩(wěn)定。缺點(diǎn)是如果采用電纜，則電纜量長(zhǎng)度過大，傳輸信號(hào)量受限；如用光纖，則光纖隨移動(dòng)設(shè)備上的卷盤收起或釋放，容易折斷，一定時(shí)間后要重新更換；無線通訊方式是采用無線電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)傳輸，對(duì)無線電調(diào)制設(shè)備的安裝，調(diào)試等具有較高的要求，否則其實(shí)時(shí)性、連續(xù)性、穩(wěn)定性很難得到保證。實(shí)時(shí)性要求數(shù)據(jù)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)街付ㄔO(shè)備上，連續(xù)性要求數(shù)據(jù)必須是連續(xù)的，穩(wěn)定性要求數(shù)據(jù)對(duì)溫度、濕度、電磁干擾環(huán)境等具有抗干擾性［1］。本文以無線以太網(wǎng)為例，介紹DAΤA-LINC在某原料場(chǎng)中的應(yīng)用。

2 設(shè)備選型、配置及軟件調(diào)試

2.1 設(shè)備選型

某鋼廠新建一座現(xiàn)代化成度較高的綜合環(huán)保料場(chǎng)，料場(chǎng)內(nèi)有多種重型移動(dòng)設(shè)備，如大型堆取料機(jī)等。堆取料機(jī)體型龐大，在料場(chǎng)進(jìn)行堆料或取料作業(yè)，是現(xiàn)代化料場(chǎng)必不可少的設(shè)備。該原料場(chǎng)堆取料機(jī)移動(dòng)距離可達(dá)800多m，為了實(shí)現(xiàn)其與原料場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)（中控室）的數(shù)據(jù)交換、信號(hào)連鎖和地面中控室的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量并結(jié)合先進(jìn)性的理念，采用了無線通訊方式。

該原料場(chǎng)的主控制系統(tǒng)和堆取料機(jī)自身控制系統(tǒng)均采用西門子S7系列，其之間的通訊采用無線以太網(wǎng)方式，用擴(kuò)頻無線電鏈路作為數(shù)據(jù)通訊媒體，具體選用美國(guó)數(shù)據(jù)集團(tuán)（DAΤA-LINC）公司生產(chǎn)的SRM6310E工業(yè)級(jí)無線電調(diào)制解調(diào)器組成通訊鏈路，可以較好地滿足本項(xiàng)目系統(tǒng)的要求。

SRM6310E無線Ethernet Modem使用國(guó)際免許可證2.4 GHz擴(kuò)頻段，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通訊，具有極好的抗干擾性能，對(duì)于遠(yuǎn)距離室外和工廠室內(nèi)通訊都是理想的選擇。SRM6310E的性能和技術(shù)指標(biāo)如下：工作頻率為2.4～2.483 GHz。

發(fā)送器的輸出功率為500 mW（最大）；調(diào)制方式為擴(kuò)頻，GFSK；傳輸率為188 kb/s；擴(kuò)頻方式為跳頻；跳頻圖案為15種（使用者可選擇其中之一）；工作帶寬為230 kHz/跳。

接收器的靈敏度為-110 dBm@10-4BER（誤碼率）；-108 dBm@10-6BER（誤碼率）；選擇性為40dB@fc±230 kHz；60dB fc±460 kHz。

射頻數(shù)據(jù)傳輸。糾錯(cuò)：帶有數(shù)據(jù)包重發(fā)的32位循環(huán)冗余校驗(yàn)/糾錯(cuò)（CRC）。數(shù)據(jù)加密：動(dòng)態(tài)鍵（即在無線鏈路上，發(fā)送端將來自信源的信息打碎后，用特殊的編碼方式重新打包，接收端用相同的編碼方式拆包；被打包的大小根據(jù)內(nèi)部緩沖器里信息量的多少而動(dòng)態(tài)調(diào)整，優(yōu)化。）工作模式為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)中繼器。通信距離為24 km，使用中繼站可使通信距離更遠(yuǎn)。接口為RJ-45 10BaseΤ。

2.2 無線通訊的系統(tǒng)配置及軟件調(diào)試

通訊采用一對(duì)多模式，即每組通訊系統(tǒng)由1臺(tái)無線通訊主站與2臺(tái)從站組成。通訊從站設(shè)置在堆取料機(jī)車上，通過以太網(wǎng)接到堆取料機(jī)的PLC。通訊主站由專業(yè)信號(hào)儀器檢測(cè)，設(shè)置在地面位置較好的建筑物內(nèi)，通過交換機(jī)及光纖或雙絞線連接到中控室的PLC。配置如圖1所示。

圖1 無線通訊系統(tǒng)配置Fig.1 Wireless communication system configuration

硬件配置好后，需DAΤA-LINC公司對(duì)其設(shè)備進(jìn)行設(shè)置及調(diào)試，保證堆取料機(jī)在任何動(dòng)作下，中控室的控制系統(tǒng)與堆取料機(jī)的控制系統(tǒng)之間可互拼彼此IP地址并滿足掉包率的要求，達(dá)到鏈路的暢通。之后則需要在西門子編程軟件Step7程序中設(shè)置相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)及程序。

2.2.1 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)［2］

無線通訊網(wǎng)絡(luò)組態(tài)如圖2所示。

圖2 無線通訊網(wǎng)絡(luò)組態(tài)Fig.2 Wireless communication network configuration

2.2.2 通訊周期設(shè)定［3］

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件及操作要求，通訊周期采用500ms，設(shè)置如圖3所示，見框中內(nèi)容。

2.2.3 編程

程序采用了西門子Step7自帶的單邊通訊SFB14，SFB15系統(tǒng)功能塊。

為了配合程序調(diào)用，首先建立DB塊，本例建立DB3027，DB3028，DB3028內(nèi)容如圖4所示，DB3027與DB3028類似，就不再列出了。

在OB33中（每500ms執(zhí)行1次）采用SΤL語言進(jìn)行程序編制。程序如下：

圖3 通訊周期設(shè)定Fig.3 Cycle set for communication

圖4 DB3028數(shù)據(jù)內(nèi)容Fig.4 Content of DB3028

這樣無線通訊的軟硬件設(shè)計(jì)基本就完成了。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試與運(yùn)行，效果良好，滿足了生產(chǎn)需求，得到了業(yè)主的認(rèn)可。

3 結(jié)論

無線通訊技術(shù)進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域的趨勢(shì)毋庸置疑，但企業(yè)不愿意放棄原有成熟穩(wěn)定的有線技術(shù)［4］，主要是對(duì)無線技術(shù)不熟悉，且在安裝、使用環(huán)境、維護(hù)能力、生產(chǎn)安全等方面還有疑慮通過該料場(chǎng)的無線應(yīng)用案例，證明無線通訊在大型工業(yè)領(lǐng)域中是成熟的、可靠的、安全的、可以實(shí)施的?？傊?，無線技術(shù)正引領(lǐng)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)向著高可靠性、高靈活性的方向發(fā)展［5］。

［1］盧俊.無線以太網(wǎng)通訊在港口設(shè)備上的應(yīng)用［J］.起重運(yùn)輸機(jī)械，2011（S1）：102-104.

［2］陳海霞，柴瑞娟，任慶海，等.西門子S7-300/400 PLC編程技術(shù)及工程應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

［3］訾鴻，趙巖，周寶國(guó).S7-300/400系列PLC入門及應(yīng)用實(shí)踐［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2012.

［4］Flammini A，F(xiàn)errari P，Marioli D，et al.Sensor Networks for Industrial Applications［C］//Proceedings of the 2nd IEEE International Workshop on Advances in Sensors and Interfaces IWASI.［S.l.］：IEEE，2007.：1-15.

［5］方原柏.工業(yè)無線通信是又一個(gè)熱點(diǎn)技術(shù)［J］.自動(dòng)化博覽，2011（S1）：12-15.

Application of Wireless Communication in Raw Material Yard

YANG Yu-dong
(CISDI Electric Technology Co.，Ltd.，Chongqing 400013，China)

Wireless communication technology has been used a lot in metallurgy industry.But there are not many examples about wireless application on large distance moving device.To solve the signal transmission between stackerreclaimer and central control system,wireless communication technology was adopted,containing system set,hardware configuration and software debugging.By system running,wireless technology is proved that is a mature,reliable, secure,and can be implemented in large-scale industry.

wireless communication；stacker-reclaimer；system configuration；debugging

TN925

B

2013-11-05

修改稿日期：2014-08-19

楊玉東（1981-），男，碩士研究生，工程師，Email：24558152@qq.com