楊開營 郭燕寧

摘要：介紹網(wǎng)絡(luò)通訊和光纖傳輸技術(shù)在晉寧磷礦的應(yīng)用、安裝調(diào)試及注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)通訊 光纖傳輸 光端機(jī)

中圖分類號：G250文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

1 前言

目前,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已深入各行各業(yè),而計(jì)算機(jī)之間的信息交換)))網(wǎng)絡(luò)通訊也已經(jīng)廣泛應(yīng)用到電信、金融等領(lǐng)域。光纖傳輸,由于其傳輸容量大、損耗小,已經(jīng)引起越來越多的人們重視。隨著我國工業(yè)自動化水平的不斷提高,網(wǎng)絡(luò)通訊和光纖傳輸這一新技術(shù)在工業(yè)控制中的應(yīng)用也得到發(fā)展。在早期的云南磷化學(xué)工業(yè)(集團(tuán))公司晉寧磷礦擴(kuò)建工程PLC控制系統(tǒng)即是這一技術(shù)在我國化工礦山的一次較成功的實(shí)踐和應(yīng)用。

2 系統(tǒng)概述

此地地處高原山區(qū),采場破碎站與磷礦擦洗廠相距13km之多,中間主要由5條長距離高強(qiáng)度膠帶輸送機(jī)首尾相接,連成一體。6個轉(zhuǎn)運(yùn)站沿線排列,相互距離遠(yuǎn),控制范圍大,現(xiàn)場各種干擾源較多。采用常規(guī)電氣控制等手段難以滿足生產(chǎn)工藝對系統(tǒng)控制的要求。工程設(shè)計(jì)采用美國MODICON公司的984系列PLC和MODBUSPLUS(又稱MB+)網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)通訊的傳輸介質(zhì)為光纖電纜。系統(tǒng)主要由7臺PLC,9套光端機(jī)及14km光纖電纜組成。上位系統(tǒng)有1臺FM+工業(yè)計(jì)算機(jī),4臺PM視頻終端和1臺大屏幕投影。系統(tǒng)設(shè)有中央控制室,位于端部的擦洗廠內(nèi)。7臺PLC分別設(shè)在中控室和6個轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi),直接控制各工藝設(shè)備。FM+監(jiān)控機(jī)及其中3臺PM視頻終端設(shè)在中控室,用于監(jiān)視全礦工藝流程和生產(chǎn)過程,構(gòu)成上位監(jiān)控管理系統(tǒng)。另一臺PM視頻終端設(shè)在遠(yuǎn)離中控室的1號轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi),用作遠(yuǎn)程操作站。

3 MB+網(wǎng)絡(luò)

MB+網(wǎng)絡(luò)是一種使用成熟、可靠性高的先進(jìn)的工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。采用令牌傳遞方式,允許網(wǎng)上計(jì)算機(jī)、PLC和其它數(shù)據(jù)源以對等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,即網(wǎng)上所有各節(jié)點(diǎn)都可以通過獲得令牌(TOKEN)與所選的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息交換,其網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)先進(jìn),較主從網(wǎng)等其它網(wǎng)絡(luò)通訊方便快捷。MB+網(wǎng)絡(luò)能力較大,可具有32個節(jié)點(diǎn)。通過中繼器可增至64個。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間不需另加調(diào)制解調(diào)器。通訊速率達(dá)1Mbps。MB+網(wǎng)還可以通過網(wǎng)橋(BRIDGE)將多個MB+網(wǎng)連在一起,構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)之間通訊。先進(jìn)的CRC循環(huán)冗余數(shù)據(jù)校驗(yàn),使網(wǎng)絡(luò)具有高可靠性。晉寧磷礦擴(kuò)建工程MB+網(wǎng)初期運(yùn)行共有14個節(jié)點(diǎn)。

4 光纖傳輸

傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)通訊中發(fā)送端與接收端之間的物理通路,是信號傳遞的中間媒體,不同的傳輸介質(zhì)對網(wǎng)絡(luò)的可靠性、可容性有很大影響。MB+網(wǎng)絡(luò)允許采用屏蔽雙絞電纜或光纖電纜作為傳輸介質(zhì)。屏蔽雙絞電纜是由多對絕緣導(dǎo)線絞合、外包屏蔽層的雙絞線電纜。光纖電纜是由兩層折射率不同、能透過光束的纖維材料構(gòu)成。它利用光全反射的原理,傳輸被調(diào)制好的光束信號。由于光纖電纜傳輸?shù)氖枪庑盘?所以它具有不受電磁干擾和噪聲影響的高抗噪特性,能夠保持較高的數(shù)據(jù)傳輸率、較低傳輸損耗和誤碼率,對要求較嚴(yán)的工業(yè)實(shí)時(shí)控制更為適合。

5 光電轉(zhuǎn)換

光端機(jī)是光電信號的轉(zhuǎn)換裝置。每一裝置都具有發(fā)射端、接受端和與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接的專用接口。在發(fā)射端電信號對光束進(jìn)行調(diào)制,在接受端用光電檢波將被調(diào)制的光信號還原成電信號。

6 網(wǎng)絡(luò)配置

標(biāo)準(zhǔn)的MB+網(wǎng)絡(luò)支持共32個節(jié)點(diǎn)、450m距離的對等通訊。利用光纖電纜傳輸,可以大大減少傳輸損耗,延長傳輸距離。但網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)淖畲缶嚯x則主要取決于兩個光端機(jī)間光纖電纜的正常損耗和接口損耗,其損耗必須小于光端機(jī)的允許損耗值。因此,網(wǎng)絡(luò)配置初步確定后,必須根據(jù)產(chǎn)品提供的技術(shù)數(shù)據(jù)逐段對光纖電纜和光端機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳輸損耗校驗(yàn)。

由以上技術(shù)數(shù)據(jù)可計(jì)算得出:44-3110光纖電纜與6E01組合傳輸時(shí)最大距離為：

(17dB-2@1.6dB)/7dB=1.971km;

而與6E02組合傳輸時(shí)最大距離為(23dB-2@1.6dB)/7dB=2.828km;根據(jù)網(wǎng)絡(luò)配置中各PLC節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)場位置和光纖電纜使用長度,采用44-3110光纖電纜傳輸,配用6E01和6E02光端機(jī)模塊各4對,既節(jié)省投資,又滿足系統(tǒng)要求。

7 安裝調(diào)試

7.1 光纜敷設(shè)

網(wǎng)絡(luò)硬件安裝比較容易,主要是一些專用纜線和接口的連接。比較困難的是光纖電纜的敷設(shè)。因?yàn)槊烤砉饫w電纜的整長都在2km左右,又要求敷設(shè)在距膠帶廊地面2m以上的電纜橋架內(nèi)。橋架隨膠帶廊地面走勢安裝,凹凸連綿,高低不平。光纖電纜質(zhì)輕易折,為確保不損傷光纖電纜,施工以人力敷設(shè)為主,現(xiàn)場每隔50m左右設(shè)有人員進(jìn)行輔助拉移,并配備無線對講機(jī)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。全線共8段、14km長的光纖電纜順利按期敷設(shè)完成。

7.2 接口連接

光纜尾纖與光端機(jī)接口的連接處理是光纖傳輸很重要一個環(huán)節(jié)。處理不好,接口自身損耗很大,將影響系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。光纖電纜外絕緣屏蔽層的剝割、纜內(nèi)纖維尾頭的斷切,都要有專用工具,并嚴(yán)格按照施工工藝步驟及要求進(jìn)行。接口連接完成后,先用專用電光源放大鏡觀察尾纖端面的形狀是否平齊,斷面是否勻整。最后再用標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射光源模擬測試接口自身的傳輸損耗,使其值控制在允許范圍內(nèi)。如不合格,則廢棄,重新剝割斷切,直到合格為止。

7.3 網(wǎng)絡(luò)調(diào)試

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試可從網(wǎng)絡(luò)相鄰兩接點(diǎn)開始,運(yùn)行MB+網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)測試軟件,通過FM+監(jiān)視畫面,即可進(jìn)行各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)測試,直到網(wǎng)上所有各節(jié)點(diǎn)全部打通。網(wǎng)絡(luò)工作時(shí),顯示各運(yùn)行畫面,可及時(shí)獲得網(wǎng)上各接點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)。

8 幾點(diǎn)體會

(1)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)是一種先進(jìn)、可靠的技術(shù),不僅擴(kuò)大了控制范圍,而且使工業(yè)控制和企業(yè)管理融為一體。(2)MB+網(wǎng)絡(luò)安裝簡便,系統(tǒng)靈活,節(jié)點(diǎn)上下網(wǎng)自由,不用中斷正在運(yùn)行的系統(tǒng),就可以隨時(shí)隨地增加或者減少節(jié)點(diǎn)、進(jìn)入或者退出網(wǎng)絡(luò),操作維護(hù)都極為方便。(3)光纖傳輸介質(zhì)較其它媒體具有較明顯的抗噪能力,為確保系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠創(chuàng)造了條件,是一種很有前途的傳輸方式。晉寧磷礦現(xiàn)場周圍有各種電力、電信設(shè)施,產(chǎn)生的各種電磁、射頻干擾源較多,又地處高雷電區(qū),但都尚未影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行。(4)接地和屏蔽通常是網(wǎng)絡(luò)安裝調(diào)試的一大難點(diǎn),也是經(jīng)常影響網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的一個頭疼問題。對于長距離的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊則更加困難。但由于光纖傳輸是光信號的傳輸,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接地和屏蔽相對簡單。因而,光纖傳輸克服了其它電纜由于傳輸電信號而難以解決的接地和屏蔽困難,加快了系統(tǒng)安裝和調(diào)試進(jìn)度。

9 安裝注意

(1)相鄰兩光端機(jī)間的光纜應(yīng)盡可能整長,避免光纜接頭,要按實(shí)際距離的長短向生產(chǎn)廠家提出光纜整長定貨要求。(2)光纜長度在滿足工程要求前提下,應(yīng)盡可能短,過長不僅增加傳輸損耗,而且光纜放置保護(hù)麻煩。(3)光纜纖維的直接連接宜采用熔接方法,由專業(yè)人員進(jìn)行操作,以盡可能減小纖維接頭的傳輸損耗。(4)使用專用工具,確保施工質(zhì)量,提高安裝效率,減少材料浪費(fèi)。(5)保持工作環(huán)境整潔,減少灰塵對光纖傳輸設(shè)備工作的影響,防止鼠害等對光纜和其它設(shè)施的侵害。（6）保證光纖切面的清潔。光纖接續(xù)過程中，應(yīng)該確保每根光纖切面都整齊潔凈。同時(shí)應(yīng)當(dāng)規(guī)范操作程序，保證工作環(huán)境的干凈整潔，特別是切割刀的光纖端面要時(shí)刻保持清潔。在施工前，應(yīng)檢查預(yù)先配置的各種必需品，如賬篷燈、電暖風(fēng)、電風(fēng)扇、發(fā)電機(jī)、作業(yè)臺，保證接續(xù)工具的清潔，用酒精棉擦拭光纖端面和切刀，不能使端面吸附灰塵和任何雜質(zhì)，將污染引起的吸收損耗和散射損耗降到最低。

結(jié)束語

綜上所述，通過近一年的運(yùn)行檢驗(yàn),效果令人滿意。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定,光纖傳輸可靠。既改善了勞動條件,提高了自動化水平,也為企業(yè)帶來了效益。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

楊開營，（1985、1），內(nèi)蒙古呼倫貝爾，技術(shù)員，本科，礦山自動化。

郭燕寧，（1987.11），內(nèi)蒙古呼和浩特市，助理政工，大專，礦山黨建、團(tuán)建。