光纖通訊技術在堆取料機上的應用

趙鋒+馮振明

摘 要：堆取料機與輸煤集控室之間采用光纖通訊，徹底打破了傳統的通訊方式，在通訊上屬于質的飛躍，同時，為智能化料場建設創造了良好的條件。

關鍵詞：光纖；通訊；PLC

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.119

1 引言

目前，電廠的輸煤系統正從傳統意義上的控制向全數字化管理方式轉型，實現粗放化管理向精細化智能化控制、從傳統管控方式向工業4.0和互聯網+跨越。堆取料機作為輸煤系統的一個重要的管控節點[1]，與輸煤集控室之間必然存在著大量的信息交換，因此，必須選取一種合適的、可靠的通訊介質，作為雙方信息交換的橋梁。隨著通信、網絡技術的發展，光纖通訊技術應用到工業網絡控制成為可能。

2 光纖通訊技術

2.1 光纖通訊原理

光纖通訊（Optical fiber communication）也稱光纖通信，以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式[2]。是一種利用光與光纖（Optical fiber）傳遞資訊的方式，屬于有線通信的一種。從原理上看，構成光纖通信的基本物質要素是光纖、光源和光檢測器。其原理是在發送端首先要把傳送的信息變成電信號，然后調制到激光器發出的激光束上，使光的強度隨電信號的幅度（頻率）變化而變化，并通過光纖發送出去；在接收端，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，經解調后恢復原信息。

2.2 與其他通訊方式比較

堆取料機與輸煤集控室之間的通訊根據不同年代大致分為三種方式：銅芯雙絞線方式、無線通訊方式、光纖通訊方式。

（1）銅芯雙絞線方式。20世紀60年代、70年代，國內堆取料機誕生以來就一直采用控制電纜卷盤銅芯雙絞線的方式。由于電纜卷盤的限制，電纜的芯數一般為16芯、24芯，最多做到32芯。這種方式只能傳遞接點信號，實現與地面皮帶機之間簡單的啟、停等連鎖。其優點是信號可靠，但是數量有限，最大的缺點是電纜來回拖動容易折斷，造成停機故障和維護工作量。

（2）無線通訊方式。到了20世紀80年代、90年代，無線通訊技術的發展廣泛應用于工業生產中。一些堆取料機用戶開始使用無線通訊電臺替換控制電纜卷盤。另外，將無線通訊電臺接入可編程序控制器（PLC）的RS232接口或TCP/IP接口，實現了雙方數據的交換，信息量大幅度提升。不過，由于無線通訊受到通訊距離、建筑物遮擋、電磁干擾等原因，并沒有得到普遍推廣。但是，隨著科技的進步，無線技術仍具有潛在的發展前景。

（3）光纖通訊方式。2000年以后，國內堆取料機發展到了一個新的階段，智能化成為發展主流。同時，伴隨著光纖通訊產業的壯大并形成規模，并成功的應用到堆取料機上，解決了所有的通訊障礙。不僅可以傳輸大量數據信號，而且也可以傳輸視頻信號，而且不受電磁干擾（EMI），為堆取料機智能建造提供了良好的條件。

2.3 國內外發展現狀

在國外，美國、日本、西歐、俄羅斯等工業技術發達國家，光纖通訊技術在堆取料機上的應用已經非常普遍，信息完全依靠光纖載體獲得。國內的堆取料機正處于從單一的PLC控制系統逐步向網絡系統拓展時期，最終將會發展成為全數字化網絡集成自動控制系統[3]。2000年以后，光纖通訊產業得到了迅速發展，至今仍然不斷的大幅成長中，正逐漸縮短與發達國家之間的差距。

3 光纖通訊技術在堆取料機上的應用

3.1 堆取料機采用光纖通訊的優越性

與傳統控制方式相比，具有無可比擬的優勢：

（1）具有較高的性能價格比，系統綜合成本大幅度減少。

—導線、連接附件的大幅度減少。

—設計、安裝、調試、維護費用大幅度的減少，維護和改造停工時間減少60%～80%。

（2）系統性能大幅度提高，使控制系統的檔次跨越了一個臺階。

—采用數字信號通訊，有效提高了系統的測量和控制精度。

—輸煤集控中心可以獲取更多的設備信息，更好的滿足控制系統信息集成的要求。

—可靠的數據傳輸，快速的數據響應，強大的抗干擾能力。

3.2 堆取料機光纖通訊系統功能的實現

3.2.1 光纖通訊系統結構圖

輸煤集控室與堆取料機采用光纖通訊，采用TCP/IP通訊方式進行數據交換。系統結構圖如下：

3.2.2 功能實現說明

（1）根據傳輸距離通常選擇多模光纖（芯徑62.5/125?m），或者單模光纖（芯徑9/125?m）。

（2）根據傳輸信息的種類，通常分為PLC數據信號和視頻信號，選擇光纜線芯，一般采用6芯、12芯光纖電纜。

（3）選擇合適的光纖端子（SC）、交換機、光端機、光纖跳線等附件。

4 結束語

此項目完成后使堆取料機又多了一種先進、可靠、穩定的通訊方式。光纖通訊技術成功的應用到堆取料機上是一種技術上的突破，使在同行業中處于技術領先地位，極大提高了產品在國內外市場中的競爭力。光纖通訊技術在堆取料機上的應用，也是先進技術的普及和推廣過程。該項技術不僅在同類的產品中得到廣泛的應用，同時在起重運輸事業的發展中，也起到了良好的推動作用。

參考文獻：

[1]邵明亮.斗輪堆取料機[M].北京：化學工業出版社，2007.

[2]袁建國.光纖通信技術[M].北京：電子工業出版社，2014.

[3]邢大成.可編程序控制器原理及應用[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2015.

作者簡介：趙鋒（1976-），女，高級工程師，主要從事電氣自動化系統工程設計與研究工作。endprint