無線通訊在港口大機設備中的應用

崔加彬　張鳳翔（.上海東源計算機自動化工程有限公司，上海　003；.天津港遠航國際礦石碼頭有限公司，天津　300450）

無線通訊在港口大機設備中的應用

崔加彬1張鳳翔2
（1.上海東源計算機自動化工程有限公司，上海200231；2.天津港遠航國際礦石碼頭有限公司，天津300450）

天津南疆礦石碼頭在堆取料機、卸船機等現場大型機械設備與變電所PLC之間，取消了硬線連接，采用無線通訊替代硬線連接，使無線通訊與光纖通訊實現熱備冗余，通過PLC編程實現冗余數據通訊，當光纖通訊出問題的情況下，使用無線通訊，保證數據的正常傳輸，有效的減少了設備運行中對硬線磨損，同時解決了硬線無法大量傳輸數據的弊端。

堆取料機；無線通訊；熱備冗余

1　前言

堆取料機與卸船機等大型機械設備是碼頭物料運輸高效、連續作業的設備，在港口中占著舉足輕重的地位。天津南疆礦石碼頭始建于2013年，現已部分投產，其中大型機械設備包括卸船機4臺、斗輪堆取料機2、堆料機1臺、取料機2臺，與PLC控制系統的通訊是否可靠決定著生產的效率和安全。

2　港口中大型機械設備與地面PLC通訊常用的方式及弊端

2.1通常采用的方式。通常在新建港口大型機械設備與PLC控制系統之間的通訊通常采用硬線連接與光纖連接2種方式同時運行，而無線通訊只是做為備用，只有當光纖通訊出現問題時，才將無線通訊設備插上電投入使用，無線通訊正常投入使用前需要一定的時間。硬件連接主要是采用電纜將幾個重要的控制點（如：堆取料機堆運行、取運行、緊停等，地面皮帶的運行狀態、故障、緊停等信息）在大型機械設備與PLC控制系統之間進行傳輸，通過電纜將控制點連接到PLC的IO點上；光纖通訊則除了將硬線的控制點進行通訊外，還會傳輸一定量相對較大的數據，大機的一些模擬量（如旋轉角度，俯仰角度，行走位置等）會傳送給地面，而地面的一些信息也會通過光纖傳給大機，無線通訊則是實現與光纖同樣的功能。

2.2此方式的弊端。硬線連接的控制點數量比較有限，只取幾個比較關鍵的控制點，大量數據通訊主要依靠光纖連接。由于港口的大型機械設備運動比較頻繁，且可能受到外界環境的影響，所以光纖可能會出現折斷、網絡通訊等故障，同時硬線也容易出現同樣的折斷等問題。當光纖出現故障時，再將無線設備連接上，則需要花費一段時間啟動無線設備。因此，大型機械設備與地面控制系統之間的大量數據在無線設備啟動前，無法正常通訊傳輸。在很大程度上影響數據的采集與傳輸，甚至當硬線的光纖同時折斷時，會出現極大發安全問題。

3　采用無線通訊與光纖通訊互為冗余的通訊方式實現

3.1本工程無線與光纖系統概述。本工程無線系統與堆場有大型設備之間采用1對1的無線通訊方式。主機連接在與卸船機采用1對4的通訊方式，既中控室1臺無線主機，對應4臺卸船機無線設備并進行數據通訊。

3.2系統通訊方式總體描述。本工程控制系統包括中控室、1＃變電所、2＃變電所3套獨立的CPU，分別控制不同的皮帶和流程，三套CPU之間采用光纖以太環網控制進行數據交換。1＃變電所負責與4臺卸船機通訊，2＃變電所負責與其它堆取料機通訊。每個變電所的PLC內各放置2套控制以太網通訊模塊，相應的大型機械設備上則放置兩套第三方模塊，分成有線與無線以太網獨立分割，設置兩個不同的IP地址，彼此間互不干擾，這樣可以防止網絡風暴的形成。變電所的控制系統采用AB1756系列，大機控制系統采用安川和西門子系列，第三方模塊采用德國赫優訊品牌DP轉AB以太網，無線設備采用intuicom品牌的BBX-SA24系列產品、最高速率可達108Mbps。大機通過第三方模塊將原有DP協議轉換成AB的以太網協議，再通過光纖與無線同AB的控制系統進行通訊。控制系統與大機通訊網絡結構圖如圖1所示。

3.3系統的軟件描述

3.3.1參數配置。控制系統在軟件配置中將分別將連接光纖通訊和無線通訊的2個DP轉以太網模塊加入到2個獨立的以太網模塊下，除IP地址外，其實參數配置相同，通過不同的IP地址區分不同的通訊路徑，分別為ENBT1和ENBT2。接下來進行第三方通訊模塊的參數設置，配置中有控制系統與DP轉以太網模塊的輸入數據量、輸出數據量、IP地址等信息。

3.3.2程序實現。程序首先檢測光纖以太網通訊，如果通訊正常，則優先啟動光纖以太網的通訊數據進行傳輸，如異常，報警提示操作人員光纖傳輸數據有故障，提醒操作人員注意。同時檢測無線以太網通訊，如果正常，則將無線以太網投入運行，進行數據傳輸，如果不正常，則宣布與大機之間的通訊完全失敗，報警提示操作人員，采取緊急措施。

結語

該系統已在天津南疆礦石碼頭運行1年，運行期間與大機的控制系統通訊安全、穩定，保證了生產的可靠性，實現了通訊大量數據的可靠性。實踐證明此種方式將會給港口帶來更多的效益，減少線纜的應用，減少了故障點，解決了港口裝卸公司多年來在遠程有線控制中存在的安全隱患，同時增加了數據冗余傳輸的信息量，因此可以更有效的在港口中應用。

[1]田里.工業以太網的無線擴展研究[D].天津大學，2006.

[2]劉濤.工控網絡協議轉換網關關鍵技術的研究[D].大連理工大學，2007.

[3]顧毅.工業控制網絡平臺的構建及其無線化技術研究[D].哈爾濱工程大學，2008.

TN914

A