基于多種通訊模式下的單一網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸研究

張巖

摘 要：秦皇島港煤五期工程移動式裝卸機(jī)械的控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，存在多種網(wǎng)絡(luò)通訊模式，原來由不同光纖鏈路進(jìn)行通訊。常年使用之后，出現(xiàn)了光纖全部斷裂或單邊通訊的情況。由于采用了不同的通訊，因此需設(shè)置多套無線通訊裝置來恢復(fù)通訊，不但造成信號疊加影響通訊效果，也帶來的設(shè)備投入費(fèi)的增加。我們通過研究可行性方案、搜尋適用設(shè)備、安裝調(diào)試，將多種通訊模式下的數(shù)據(jù)傳輸合并到單一網(wǎng)絡(luò)中，不但減少了無線通訊設(shè)備，節(jié)約了固定資產(chǎn)投資成本，而且提高了網(wǎng)絡(luò)通訊的效果，降低的設(shè)備故障幾率。

關(guān)鍵詞：移動式裝卸機(jī)械；多種通訊模式；無線通訊

1 立項背景

秦皇島港煤五期工程移動式裝卸機(jī)械的控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，存在多種網(wǎng)絡(luò)通訊模式，原來由不同光纖鏈路進(jìn)行通訊。我們以其中的一種移動式取料機(jī)為例：取料機(jī)系統(tǒng)有兩種網(wǎng)絡(luò)通訊模式，一種是PLC控制網(wǎng)系統(tǒng)的工業(yè)以太網(wǎng)，一種是取料機(jī)皮帶秤系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸用的RS485網(wǎng)絡(luò)通訊。原來這兩種通訊網(wǎng)絡(luò)均采用光纖通訊模式，經(jīng)由附著在動力電纜系統(tǒng)的光纜，鏈接至煤五期中央控制室中各自的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上。

下圖原有的取料機(jī)皮帶稱系統(tǒng)與中控皮帶秤服務(wù)器之間的通訊示意圖：

2 總體思路

為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的定向傳送，我們使用通訊轉(zhuǎn)換模塊將皮帶秤的RS485通訊轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)通訊傳遞到中央控制室的以太網(wǎng)服務(wù)器，再由通訊轉(zhuǎn)換模塊再次轉(zhuǎn)化為RS485通訊數(shù)據(jù)，傳遞至中央控制室的皮帶秤數(shù)據(jù)服務(wù)器，這樣由通訊模塊之間的定向發(fā)送和接受，降低了轉(zhuǎn)換中的數(shù)據(jù)損耗。通過這樣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)置，我們就實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)模式的合并化數(shù)據(jù)傳輸。由于通訊數(shù)據(jù)是在同一通道內(nèi)的定向收發(fā)，并再次轉(zhuǎn)換發(fā)送只原有服務(wù)器，這樣就不容易發(fā)生數(shù)據(jù)接受不穩(wěn)或服務(wù)器死循環(huán)的故障。

下圖為取料機(jī)光纖中斷后，采用PLC控制網(wǎng)無線通訊設(shè)備的皮帶稱系統(tǒng)與中控皮帶秤服務(wù)器之間的通訊示意圖：

由此我們還演化出：如果取料機(jī)的光纜因為其他原因造成部分光纖中斷導(dǎo)致PLC控制網(wǎng)絡(luò)或皮帶秤RS485通訊網(wǎng)絡(luò)不通時，我們可以利用未中斷的光纖首先調(diào)通PLC控制網(wǎng)絡(luò)，在增加轉(zhuǎn)換設(shè)備將皮帶秤通訊轉(zhuǎn)接到PLC的以太網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞，其網(wǎng)絡(luò)通訊示意圖如下：

通過這樣的方式，我們將至少節(jié)省出一整套的無線通訊設(shè)備，并簡化了設(shè)備的安裝，同時降低了設(shè)備投入費(fèi)用和故障幾率。

3 具體實(shí)施方案

3.1首先選取一套串口轉(zhuǎn)換器，以便將皮帶秤使用的RS485通訊轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)通訊。經(jīng)過篩選后，我們最終選擇了MOXA網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器NPORT5150。

3.2分別在取料機(jī)皮帶秤主機(jī)一端和中控皮帶秤服務(wù)器一端各安裝一臺網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器，并設(shè)置好主從站，并選取了RS485四線制通訊模式，同時設(shè)置好其他參數(shù)。經(jīng)過反復(fù)測試，我們發(fā)現(xiàn)通訊速率設(shè)置在9600的情況下，通訊效果最為穩(wěn)定。以R10-2取料機(jī)為例，我們將取料機(jī)皮帶秤的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器設(shè)置為從站，將中控皮帶秤服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器設(shè)置為主站。這樣中控的主站便可實(shí)時由取料機(jī)的從站索取皮帶秤的數(shù)據(jù)了。

3.3在調(diào)試的過程中，我們發(fā)現(xiàn)：如果僅在取料機(jī)一端設(shè)置網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器，不在中控一端設(shè)置網(wǎng)絡(luò)裝換器將數(shù)據(jù)恢復(fù)為RS485通訊傳入皮帶秤的主服務(wù)器，而是由終端的控制網(wǎng)服務(wù)器直接讀取取料機(jī)的皮帶秤數(shù)據(jù)的狀態(tài)下，如果控制網(wǎng)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)中斷或閃斷的情況，作為讀取數(shù)據(jù)終端的控制網(wǎng)服務(wù)器便會不斷的發(fā)出索取取料機(jī)皮帶秤數(shù)據(jù)的信息，而對應(yīng)取料機(jī)的皮帶秤數(shù)據(jù)信息始終不能發(fā)送到以太網(wǎng)的主服務(wù)器，進(jìn)而造成控制網(wǎng)發(fā)生死循環(huán)，影響控制網(wǎng)正常的數(shù)據(jù)通訊。因此，我們必須在皮帶秤網(wǎng)絡(luò)的兩端同時設(shè)置好網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)各種的定向收發(fā)，從而使皮帶秤網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)既統(tǒng)一有相互獨(dú)立，不會產(chǎn)生干擾。

4 創(chuàng)新點(diǎn)及技術(shù)關(guān)鍵

創(chuàng)新點(diǎn)：將皮帶秤通訊所使用的RS485通訊通過串口轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，借用工業(yè)以太網(wǎng)通道，傳遞皮帶秤數(shù)據(jù)。同時又能夠確保數(shù)據(jù)實(shí)時精確，并且不會對控制系統(tǒng)的以太網(wǎng)產(chǎn)生不利的影響。

技術(shù)關(guān)鍵：需要調(diào)試適合的以太網(wǎng)通訊速率；同時安裝發(fā)送和接受設(shè)備，避免RS485通訊和以太網(wǎng)通訊產(chǎn)生干擾，造成皮帶秤服務(wù)器的死循環(huán)。