煤場(chǎng)無線通訊的分析與應(yīng)用

遼寧省本溪市機(jī)電工程學(xué)校 王曉鳳

一、概述

本鋼沙窩煤場(chǎng)堆取料機(jī)系統(tǒng)需要加裝中控室可監(jiān)控的集中控制系統(tǒng)，同時(shí)新建2套堆取料系統(tǒng)，以適應(yīng)生產(chǎn)需要。原堆取料機(jī)系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的手工操作方式，用中控室通知崗位操作工完成的堆取料工作，效率差，中控室對(duì)下面運(yùn)行情況不了解，易出現(xiàn)偏差。堆取料機(jī)工作時(shí)處于移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，以達(dá)到全方位多角度完成堆取煤工作，這種工作方式造成了鋪設(shè)線路的障礙，所以經(jīng)研究決定采用無線通訊方式進(jìn)行連接堆取料機(jī)。

二、無線產(chǎn)品分析

針對(duì)工廠環(huán)境，市場(chǎng)上的無線產(chǎn)品主要分為2大類，一種是以數(shù)據(jù)流傳輸方式的無線通訊設(shè)備，另一種是以節(jié)點(diǎn)方式連接的無線通訊設(shè)備。本文選取進(jìn)行比較的2種設(shè)備分別為Data-Linc Group的SRM6310E（以下簡(jiǎn)稱SRM6310E）和美國(guó)邦納DX70（以下簡(jiǎn)稱DX70）。

1.通訊方式對(duì)比

SRM6310E為無線電以太網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器，采用無線方式進(jìn)行以太網(wǎng)連接，最大可用無線通訊方式傳輸115.2KB的數(shù)據(jù)，主站，從站可以由使用者自由設(shè)定，可以進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，也可以用輪訊的方式進(jìn)行點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接。

DX70工藝無線網(wǎng)絡(luò)采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊方式，由一個(gè)網(wǎng)關(guān)和一個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，實(shí)現(xiàn)雙向I/O映射，同一區(qū)域最大可共存32對(duì)。每一對(duì)之間的I/O開關(guān)量為8IN&4OUT。

2.參數(shù)對(duì)比

SRM6310E的工作頻率為2.4-2.483GHz，工作范圍是無阻擋物情況下使用Data-Linc的鞭式天線為32.18公里，輸出功率最大為500mW（根據(jù)實(shí)際情況，功率可從100mw變化到500mw），電源的供電電壓為10.5-18.0VDC,有12VDC墻安裝式變壓器，并可選24VDC。

DX70工作頻率為2.4-2.4385GHz，工作范圍是在無阻擋物情況下使用2dbi天線為3.2公里，發(fā)送功率為18dbm，電源的供電電壓為+10-30VDC。

3.綜合對(duì)比

SRM6310E和DX70均采用跳頻技術(shù)SRM6310E采用智能頻譜跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，SRM6310E應(yīng)用的跳頻，擴(kuò)頻和32位誤碼矯正技術(shù)保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，無需昂貴的射頻點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)，射頻數(shù)據(jù)傳輸速率為188kbps，并且不需要FCC點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)許可證，Data-Linc之跳頻擴(kuò)頻技術(shù)還結(jié)合了32位CRC循環(huán)校對(duì)方法。而DX70采用跳頻擴(kuò)頻（FHSS）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)與節(jié)點(diǎn)之間的雙向數(shù)據(jù)交換。通訊頻率依據(jù)隨機(jī)序列生成的跳頻表周期性地在不同頻率間跳變，采用該技術(shù)后不僅可以避免其他射頻信號(hào)的干擾，而且也增強(qiáng)了安全性。通過調(diào)節(jié)旋鈕開關(guān)設(shè)置不同的網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)最終確定了不同的跳頻表。兩種技術(shù)均能避免周圍環(huán)境帶來的干擾。

SRM6310E和DX70均是以外置的顯示燈來顯示無線通訊設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和通訊速率，同樣直觀簡(jiǎn)便。但Data-Linc Group為SRM6310E提供了LincViewTM診斷軟件，是提供給外置SRM調(diào)制解調(diào)器的可選無線網(wǎng)絡(luò)管理工具，此軟件提供主要區(qū)域監(jiān)控以及維護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，方便判斷無線網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。DX70只能從顯示燈判斷內(nèi)部狀態(tài)。

SRM6310E為金屬外殼，密閉性較好，同樣可設(shè)于野外等復(fù)雜環(huán)境，DX70為塑料外殼，但相對(duì)SRM6310E來說體積小很多，安裝更加方便靈活。SRM6310E設(shè)置必須由計(jì)算機(jī)通過專用數(shù)據(jù)線完成，利用數(shù)據(jù)線通過WINDOWS自帶的超級(jí)終端或?qū)ｉT的SRM6310E設(shè)置軟件，均可完成對(duì)SRM6310E的各種設(shè)置：DX70內(nèi)部參數(shù)全部在出廠前設(shè)定完畢，無需其他輔助設(shè)備。

三、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)與分析

沙窩煤場(chǎng)位處平地，一面靠山，無高大建筑物阻擋，所以堆取料機(jī)之間均為可視，中控室與堆取料機(jī)之間也皆可視，兩個(gè)最遠(yuǎn)點(diǎn)之間距離不超過一公里，且整個(gè)煤場(chǎng)內(nèi)部和周圍沒有可對(duì)無線通訊造成強(qiáng)大影響的干擾源。根據(jù)上一部分對(duì)SRM6310E和DX70數(shù)據(jù)的分析和對(duì)比，沙窩煤場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)于進(jìn)行無線通訊來說，所有條件都是非常適合的。

我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了SRM6310E和DX70的無線通訊對(duì)比和實(shí)驗(yàn)：

測(cè)試時(shí)間：7天（其中2天為陰雨天氣，視為惡劣天氣環(huán)境）

測(cè)試范圍：500-2000米

測(cè)試方法：

1.兩套裝置的主站位置固定，以主站為中心從站向同一方向移動(dòng)，至接收不到信號(hào)為止。

2.兩套裝置的主站位置固定，從站固定在離主站500米的位置進(jìn)行日常數(shù)據(jù)工作。

測(cè)試結(jié)果如下：

1.在同為外置天線的情況下，SRM6310E的通訊距離和效果優(yōu)于DX70。

2.在相對(duì)惡劣條件下，如陰天下雨等，SRM6310E和DX70均無明顯影響。

3.SRM6310E和DX70在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)行的條件下，通訊效果均很好，但SRM6310E在進(jìn)行點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，通訊速率明顯下降。

4.SRM6310E在實(shí)驗(yàn)過程中有網(wǎng)絡(luò)阻塞造成通訊不暢的情況。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合SRM6310E和DX70的數(shù)據(jù)，不難看出SRM6310E功率大輸出距離和數(shù)據(jù)通訊量均大于DX70，但DX70因?yàn)槭枪?jié)點(diǎn)型通訊方式，需要通訊量小，所以穩(wěn)定性上占有一定優(yōu)勢(shì)。

在安裝方面，二者均可安裝在控制柜內(nèi)，所占面積與體積相仿。而且二者均可用現(xiàn)場(chǎng)的24VDC或12VDC電源供電，不需要另接供電設(shè)備。為達(dá)到最好的通訊效果,二者都需要在室外外加天線，通訊電纜的鋪設(shè)條件是完全一樣的。SRM6310E為以太網(wǎng)通訊方式，外接線和電源接線均在外面。DX70除天線外的所有接線都在內(nèi)部，接線方式與通常的電器接線方式相同。

四、實(shí)際應(yīng)用

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果，我們可以看出SRM6310E通訊數(shù)據(jù)量大，距離遠(yuǎn)，DX70穩(wěn)定性好。SRM6310E因?yàn)榈囊蕴W(wǎng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)功能更多，應(yīng)用更廣泛，然而SRM6310E相對(duì)DX70價(jià)格高，不具有成本優(yōu)勢(shì)。

沙窩煤場(chǎng)舊取料堆因?yàn)樽詣?dòng)化程度低，所以改造后需要的通訊量大，而新取料堆機(jī)因?yàn)樽詣?dòng)化程度高，只要求很少的幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)行通訊連接。鑒于以上全部分析的比較，我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中為新堆取料機(jī)選擇穩(wěn)定而價(jià)格便宜的DX70進(jìn)行節(jié)點(diǎn)連接，為改造的舊堆取料機(jī)選擇了以SRM6310E為基礎(chǔ)的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)連接。在后期的實(shí)際應(yīng)用在效果良好。