無線以太網技術在鋁擠壓機后部處理生產線上的應用

楊 濤，周志遠，楊 建

(中國重型機械研究院有限公司，陜西 西安 710032)

0 前言

近年來我國高鐵、輕軌、地鐵等大量開工建設，促進了市場對鋁型材的進一步需求。鋁擠壓機后部處理設備是生產鋁型材的重要設備，主要用于牽引、淬火、冷卻、拉伸矯直、切割各類擠出的鋁合金型材。鋁擠壓機擠出型材后，經牽引機的長距離牽引進入出料輥道。經冷床冷卻，傳輸至過橋由拉伸機拉伸矯直。針對牽引機和拉伸機行走距離長、不易布線的特點，本文采用無線以太網通訊技術來解決移動分布站的通訊問題。

1 硬件結構及系統組成

1.1 無線以太網硬件組成

后部處理生產線設備分散、控制點較多、程序量大任務繁重，控制系統PLC選用美國AB公司的CompactLogix系列PLC，其運算速度快，內存大，具備多任務處理和簡單運動控制等功能。選用1.5M內存的CPU 1769－L35E，擁有一個EtherNet/IP端口和一個RS 232串行端口。通過EtherNet/IP端口，可支持30個本地I/O模塊的控制，并可作為網絡服務器發布診斷和狀態信息。主副牽引機等分布站選用1734系列POINT I/O，其體積小巧、配置靈活、成本低廉，且具有完善的診斷功能和可配置特性，在網絡的任何位置都可以通過EtherNet/IP訪問。無線通信選用MOXA公司的AWK－3121系列模塊。AWK－3121模塊安裝方便，具備寬溫操作、IP30防護等級以及LED工作故障指示，適合于工業無線應用。其協議族802.11a/g支持高達54M bps的數據通信速率，具有64位和128位 WEP(Wired Equivalent Privacy)，可通過TFTP或HTTP訪問模塊或升級其Firmware。

1.2 無線以太網系統結構

由于主副牽引機和尾架設備運動行程長達60m，且牽引機在高速放料時時速為3m/s以上，依靠傳統的拖鏈布線控制分布站設備，既昂貴又不實用，本文采用無線網絡技術。牽引機和尾架設備上的分布站通過EtherNet/IP適配器模塊1734－AENT與無線通信模塊AWK－3121連接，作為Client從站的AWK－3121。通信模塊把采集到分布站的信息以無線電波的形式發送給主站上的AP。作為AP的AWK－3121通過以太網交換機把收到的信息傳送給CPU，同時又把CPU處理更新后的數據發送給Client從站。其網絡結構圖如圖1所示。

圖1 無線以太網系統網絡結構Fig.1 Network structure of wireless Ethernet

主副牽引機變頻器通過工業以太網接入網絡，根據無線網絡傳輸的分布站設備位置、狀態信息來控制主副牽引機設備。三個AB HMI觸摸屏可調節變頻器的參數，顯示變頻器工作狀態，并對分布站設備進行時實監控。

1.3 無線以太網系統規劃

在系統組網時，為分布站模塊和無線通信模塊規定不同的IP地址，所有的模塊地址必須和CPU的地址在同一網段內。無線AP通過傳統網線方式與局域網聯結，并發射無線網絡信號。帶有無線網卡的筆記本可接受無線AP發出的無線網絡信號，如想要筆記本接入網絡訪問CPU或任何在網絡上的其他從站，也需分配一個該網段的不同IP地址。通過無線網絡在線監控或修改程序，徹底擺脫了傳統的電纜連接的束縛。

對于1769 CompactLogix PLC來說，內置的EtherNet/IP端口允許通過的最大連接數為32個，因此在分布站組態規劃時，可將數字量I/O模塊統一選擇為機架優化方式通訊。一個機架優化連接能將控制器和機架上所有的數字量I/O模塊連接合并使用，且只占用端口的一個連接。

1.4 無線網絡的設置

MOXA AWK-3121模塊默認的初始地址是:192.168.127.253，通過IE瀏覽器訪問登陸。如果是首次登陸，輸入MOXA默認的用戶名和密碼，進入參數配置界面，如圖2所示。

圖2MOXA參數界面Fig.2 Interface of MOXA parameters

參數配置界面左邊是樹形目錄，可以查看或配置此通訊模塊的相關參數信息。在概覽界面可以查看模塊的一些基本信息，如設備名稱、設備在線時間、硬件版本等信息。在基本設置頁面里，可以設置模塊IP地址、子網掩碼、網關等參數。在無線設置頁面里，可以確定系統模式和信道及Rf Type等參數。高級無線設置頁面如圖3所示。

圖3 高級無線設置頁面Fig.3 Page of advanced wireless settings

傳輸速率設為自動，由通信模塊根據情況自動進行速率調節。傳輸功率選擇100%最大輸出功率。AWK－3121無線通信模塊信號傳輸距離范圍為500～10000米，對于擠壓機后部處理生產線來講，設備的最大通信距離在100米左右，因此傳輸距離選擇最小值500米，并取消信號增強功能 (Transmission Enhancement)。

2 應用情況

無線以太網 (WLAN)技術起源于1971年，是用無線電波方式傳輸信息的無線局域網絡，它是有線以太網 (LAN)的無線擴展，具備協議標準化、小型靈活、低成本、抗干擾性強、高帶寬、數據傳輸率高的優勢。鋁擠壓機后部處理設備應用無線以太網技術后，擴大了設備的控制范圍和距離，長達10公里的數據傳輸足以滿足一般工廠內的無線監控。經過兩年多的現場應用來看，使用效果良好。

3 結束語

無線以太網技術應用在鋁擠壓機后部處理生產線上，解決了長行程設備布線難的問題。應用無線以太網技術不僅節省了大量電線、電纜，降低了系統的安裝難度，減少了硬件投資，而且其組網方便靈活，新增設備入網方便快捷，便于以后的系統擴容。設備維護人員可以用帶有無線網卡的電腦在工廠的任意位置訪問網絡，監控維護設備，十分便捷。

［1］ ControlLogix用戶手冊 ［Z］．羅克韋爾自動化公司 ，2006．

［2］ Moxa AirWorks AWK － 3121 User's Manual，Third Edition［Z］．摩莎MOXA，2009．

［3］ Logix5000控制系統的EtherNet/IP模塊用戶手冊［Z］．羅克韋爾自動化公司，2005．