李金明，胡華君，高志良

目前，無線網(wǎng)絡(luò)Wireless通訊技術(shù)開始在建材、港口、礦山、冶金等大型工業(yè)企業(yè)中大面積推廣應(yīng)用，因此，堆取料機設(shè)備采用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會是今后的一個發(fā)展趨勢。圓形堆取料機的工作方式是堆料機和取料機分別在圓形料場內(nèi)以中心柱為圓心支點做規(guī)律運動，分別實現(xiàn)堆料和取料。過去，老式堆取料機的控制部分需要單獨的電纜滑車拖著大量控制信號電纜來回運動，長時間的運行磨損很容易造成滑車接觸不良和電纜磨損斷線，繼而造成堆取料機的控制及連鎖信號丟失，最終造成設(shè)備失控停車，甚至有可能發(fā)生堆料機與取料機撞車的危險。在這種情況下，堆取料機長期存在著安全隱患，且人員巡檢維護工作量很大。以目前無線網(wǎng)絡(luò)的科技發(fā)展水平，信號可以安全、穩(wěn)定可靠地實現(xiàn)無線傳輸，因此可以將有線控制信號通過無線網(wǎng)絡(luò)方式進行傳輸，從而達到控制堆取料機設(shè)備安全穩(wěn)定運行、減少維護工作量的目的。

1 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸相比傳統(tǒng)信號線纜控制的優(yōu)點

使用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸控制方式，相比傳統(tǒng)的滑車信號電纜控制方式有以下優(yōu)點：

（1）系統(tǒng)可靠性高。無線網(wǎng)絡(luò)信息通訊替代了滑車控制電纜部分，所有的控制信號電纜和接線都被取消，這就大大減少了系統(tǒng)故障點，提高了系統(tǒng)可靠性。

（2）信息通訊量大。通過無線網(wǎng)絡(luò)通信模塊建立無線網(wǎng)絡(luò)進行信息交換，系統(tǒng)可以任意地增加所需的控制信號，信息交換量不再受過去滑車控制信號電纜數(shù)量的限制，可以將大量模擬量數(shù)據(jù)和所有故障報警信息都傳送給工廠DCS，從而實現(xiàn)工廠DCS對堆取料機設(shè)備的全方位實時監(jiān)控。

（3）電氣安裝簡單且維護方便。取消了滑車控制信號電纜部分后，減少了大量的控制電纜安裝接線工作，同時也減少了堆取料機控制柜和DCS I/O柜內(nèi)大量的中間繼電器和I/O模塊的使用，使安裝接線簡單化，維護也更加方便。

2 無線局域網(wǎng)的發(fā)展及現(xiàn)狀

無線局域網(wǎng)WLAN是利用當(dāng)今不斷發(fā)展的無線網(wǎng)絡(luò)Wireless通訊技術(shù)發(fā)展而來的。WLAN全稱為無線局域網(wǎng)絡(luò)Wireless Local Area Networks，是一種利用射頻技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)。WLAN使用無線電波在空中進行通信連接，可以取代舊式雙絞銅線所構(gòu)成的有線局域網(wǎng)絡(luò)，彌補特殊工況下無法建立有線局域網(wǎng)絡(luò)的不足，以達到網(wǎng)絡(luò)擴展延伸的目的。無線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡單的存取架構(gòu)，使用戶由此實現(xiàn)無網(wǎng)線、無距離限制的網(wǎng)絡(luò)通訊。常用的WLAN標(biāo)準(zhǔn)802.11a使用5GHz頻段，支持最大速度為54Mbps；802.11b和 802.11g標(biāo)準(zhǔn)使用2.4GHz頻段，分別支持最大速度為11Mbps和54Mbps；802.11n標(biāo)準(zhǔn)既可以使用2.4GHz頻段也可以使用5GHz頻段，支持最大速度可達300Mbps；WLAN網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍最大可以達到5km（需要配置天線）。

菲尼克斯公司生產(chǎn)的WLAN 5100無線局域網(wǎng)模塊具有功能強大、配置簡單、可靠性高、易維護性強等特點。WLAN 5100支持802.11a/b/g/n標(biāo)準(zhǔn)；支持2.4GHz、5GHz雙頻段和最大300Mbps帶寬速度；模塊工作溫度范圍可達-40°C至+60°C；支持三種工作模式，可設(shè)置為接入點（Access Point）、客戶端（Client）、中繼器（Repeater）；模塊安全功能符合802.11i標(biāo)準(zhǔn)，支持 WPA2、WPA-PSK、TKIP、AES；支持工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議PROFINET和Ethernet/IP；模塊的天線支持MIMO技術(shù)并且可選配IP65套裝外置盒，完全適應(yīng)工況惡劣的工業(yè)自動化現(xiàn)場應(yīng)用。

WLAN 5100典型配置應(yīng)用接入點、中繼器和客戶端組網(wǎng)應(yīng)用示意圖見圖1。

圖1 WLAN 5100典型配置應(yīng)用接入點、中繼器和客戶端組網(wǎng)應(yīng)用示意圖

3 無線局域網(wǎng)在圓形堆取料機上的應(yīng)用及組態(tài)

某圓形堆取料機項目采用WLAN 5100組態(tài)無線局域網(wǎng)示意圖見圖2。

圖2 圓形堆取料機項目采用WLAN 5100組態(tài)無線局域網(wǎng)示意圖

本項目選用三套WLAN 5100無線局域網(wǎng)模塊，組成一臺接入點、兩臺客戶端形式的無線局域網(wǎng)。安裝在堆料機電氣室的WLAN 5100設(shè)置為一臺客戶端，與堆料機控制器S7-300PLC之間進行以太網(wǎng)通訊；安裝在取料機電氣室的WLAN 5100設(shè)置為另一臺客戶端，與取料機控制器S7-300PLC之間進行以太網(wǎng)通訊；安裝在圓堆中心柱頂部、進料皮帶機平臺上、位置固定的WLAN 5100設(shè)置為接入點，并且與平臺上無線控制箱內(nèi)的S7-1200PLC進行以太網(wǎng)通訊。堆料機和取料機上各自的WLAN 5100作為客戶端，與中心柱頂部、進料皮帶機平臺上作為接入點的WLAN 5100進行無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊，而且堆料機客戶端與取料機客戶端之間也可以經(jīng)由接入點實現(xiàn)相互數(shù)據(jù)通訊。因工廠DCS系統(tǒng)總線通訊需要，無線接入點WLAN 5100與S7-1200PLC組網(wǎng)作為Ethernet轉(zhuǎn)Profibus-DP網(wǎng)關(guān)使用，工廠DCS與S7-1200PLC DP總線模塊進行Profibus-DP總線通訊來控制堆料機和取料機。一般原料堆場距離原料電氣控制室都比較遠，所以需要敷設(shè)光纖，采用光纖轉(zhuǎn)Profibus-DP的方法實現(xiàn)遠距離DP總線通訊。

初次配置WLAN 5100無線局域網(wǎng)模塊時，需要先用網(wǎng)線將WLAN 5100設(shè)備上的RJ45網(wǎng)口與電腦網(wǎng)口相連，然后用IPAssignment工具掃描WLAN 5100的MAC地址，掃描到MAC地址后進行下一步，給WLAN 5100設(shè)置IP地址、子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關(guān)地址。當(dāng)彈出窗口顯示IP地址設(shè)置已經(jīng)完成后，就可以在IE瀏覽器地址欄輸入已經(jīng)配置好的IP地址，進行WLAN 5100的詳細參數(shù)設(shè)置。

WLAN 5100無線局域網(wǎng)模塊設(shè)置為接入點的基本參數(shù)設(shè)置見圖3。

圖3 WLAN 5100無線局域網(wǎng)模塊設(shè)置為接入點的基本參數(shù)設(shè)置

WLAN 5100無線局域網(wǎng)模塊設(shè)置為客戶端的基本參數(shù)設(shè)置見圖4。

圖4 WLAN 5100無線局域網(wǎng)模塊設(shè)置為客戶端的基本參數(shù)設(shè)置

注意設(shè)置為客戶端的WLAN 5100參數(shù)配置結(jié)束后，需要點擊一下“Scan”按鈕，客戶端無線模塊會自動掃描接入點模塊的無線網(wǎng)絡(luò)SSID，如圖5所示。

圖5 WLAN 5100客戶端模塊掃描接入點模塊的無線網(wǎng)絡(luò)SSID示意圖

掃描結(jié)束后會列出網(wǎng)絡(luò)列表，選擇需要連接的接入點無線網(wǎng)絡(luò)SSID，然后點擊“Adopt”選項，客戶端無線模塊到接入點無線模塊網(wǎng)絡(luò)的連接匹配完畢。

接入點WLAN 5100無線局域網(wǎng)模塊診斷信息如圖6所示，顯示已經(jīng)連接了2臺客戶端設(shè)備以及客戶端設(shè)備的MAC地址、信號強度、通訊速率等信息。

客戶端WLAN 5100無線局域網(wǎng)模塊診斷信息如圖7所示，顯示客戶端設(shè)備已經(jīng)連接到接入點設(shè)備以及接入點設(shè)備的MAC地址、連接信號強度信息。

圖6 WLAN 5100接入點模塊網(wǎng)絡(luò)診斷信息示意圖

圖7 WLAN 5100客戶端模塊網(wǎng)絡(luò)診斷信息示意圖

至此，WLAN 5100無線局域網(wǎng)模塊接入點、客戶端典型應(yīng)用組網(wǎng)配置完成，通過西門子TIA軟件編程在線監(jiān)控接入點S7-1200PLC與各客戶端S7-300PLC之間的數(shù)據(jù)通訊，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換穩(wěn)定可靠。

4 結(jié)語

WLAN 5100無線局域網(wǎng)模塊通訊安全可靠，運行穩(wěn)定，維護簡單，可以完全代替堆取料機的控制信號電纜，實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的無線數(shù)據(jù)通訊控制。取消滑車控制信號電纜接線后，系統(tǒng)故障點大大減少，設(shè)備故障停機率大大降低；堆取料機控制電纜磨損、斷裂以及更換造成的設(shè)備安全隱患、正常生產(chǎn)中斷的問題得以解決；無線網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)交換量大，開關(guān)量信號及模擬量信號的增加不再受控制電纜的限制，控制系統(tǒng)的靈活性大大提高；無線設(shè)備安裝簡單，檢修維護方便，節(jié)省了大量的人力物力?！?/p>