賽遠的工業無線通訊在起重機聯動上的應用_物料搬運_重要組成部分

賽遠的工業無線通訊在起重機聯動上的應用

深圳市賽遠自動化系統有限公司

2013/12/12 15:22:12

一、起重機行業概況

物料搬運成了人類生產活動的重要組成部分，距今已有五千多年的發展歷史。隨著生產規模的擴大，自動化程度的提高，作為物料搬運重要設備的起重機在現代化生產過程中應用越來越廣，作用愈來愈大，對起重機的要求也越來越高。起重機正經歷著一場巨大的變革。

起重機屬于工程機械中的一種。工程機械行業主要可以分為以下幾個子行業：挖掘機械、起重機械、壓實機械、樁工機械、路面機械、鑿巖機械、鏟土運輸機械、鋼筋混凝土機械和其他機械。

作為工程機械的分支，起重機械又可具體細分為：

起重機械正朝著大型化、專用化、模塊化、組合化、自動化、智能化、成套化、系統化、新型化、實用化、集群化等方向發展。

二、起重機概述及其自動化系統組成

起重機結構緊湊，不易布置線路，另外復雜的信號連線還會給起重機的維護造成困難，所以信號的無線連接是起重機的解決問題的很好的途徑。起重機在現場工作時，安全性是相當重要的，現代電子技術、IT通訊技術、無線電技術在起重機上的應用，各個廠家，也進行了很多實驗和完善，無線技術，越來越多的得到實踐的認可，遠程監控以及無線控制技術在起重機行業上得以充分的應用實現。

信號穩定，速度實時響應，抗干擾能力強，衍射能力強，距離遠，支持多種工業網絡協議是起重機在無線通訊系統的前提條件。

賽遠的工業無線通訊產品，具有上述的全部特點。

賽遠的工業無線通訊模塊，通訊距離最遠可以達到十公里，支持MODBUS、ASCII、PPI等協議，安全穩定，具有很強的穿透和衍射能力，達到ms級別的實時響應，是用在起重等行業移動、旋轉和不方便接線的場合的極佳選擇。

本起重機聯動的應用中，4臺車的無線通訊，采用了賽遠的SY-S72產品進行通訊，一個主站和三個從站，控制器均采用西門子S7-224，無線同步數據進行同步動作。4個站的無線通訊拓撲圖如下：

通過SY-S72進行無線通訊

在4臺設備上采用賽遠的無線通訊模塊SY-S72

該應用中，一個主站對三個從站進行監控，每個從站需要交換的數據有20個字節，3個站輪詢，采用SY-S72，9600bps的傳輸速率，經過賽遠的無線通訊程序，三個站累計采集時間為25ms左右，即每秒可以輪詢40次左右。

由于賽遠的無線通訊模塊頻段占帶寬為15K，極小，無線電的特性是，不同頻不干擾，同頻必然干擾。所以在程序中，應該做好準備，在現場產生如同頻干擾導致瞬間通訊失敗時，主站可在程序中設定，在1~50ms之內，主動再次發出輪詢指令，恢復通訊。

某站的故障，不影響其他站的正常通訊。主站中可以設定單站故障時，如何動作，并告知到所有從站。從站在通訊故障時，可以采取保持當前狀態或者直接采取應急狀態等動作。

三、配置清單

每個現場控制站：

序號名稱型號數量

1 西門子PLC S7-224 1

2 無線通訊模塊 SY-S72 1

3 大吸盤全向天線 SY-ANT-22 1

4 總線連接器 972-0BB41 1

5 開關電源 SY-PW 1

四、起重機上的無線通訊的特點

針對起重機的通訊，首先考慮的是采用有線通訊。但在實際使用過程中，由于有線通訊電纜和動力電纜等難以隔離較遠，現場的電磁干擾常常將通訊信號干擾得難以正常收發。較好的解決方案是采用光纖進行通訊，但由于生產過程較為復雜，當光纖發生斷線的時候，現場檢修十分困難，需要重新敷設光纖，工作量大，并且需要專用設備進行現場熔接，維護的周期長，影響較大。

設計時，也采用過諸多方案進行無線，市面上大部分產品大部分采用了2.4G WIFI協議進行傳輸，在調試的時候，在可對視的時候，能夠建立正常的通訊，速度可以達到54Mbps，甚至可以傳輸視頻。但在移動過程中，如果遇到遮擋或者雨天天氣，很難保證可對視的傳輸。2.4G的信號在有遮擋物的情況下，時有時無，十分的不穩定。并且在雨天的時候，信號也變得不穩定。不管是知名品牌，還是市面上常見的產品，均有此問題。

經過深度分析，2.4G的產品，主要是由于其物理特性決定了傳輸的衍射能力。2.4G的頻段，波長約為124mm，其信號衰減快，衍射能力弱。這就是微波的特性。任何品牌的產品也無法改變該物理特性，所以在遇到遮擋物時，包括下雨天天氣，水分子就變成了一堵堵墻，吸收微波，并無法衍射，導致信號被吸收而失真，導致通訊問題。

不同頻段的特性對比圖

無線頻率用途分配表

由此，在復雜環境，必須選用衍射能力更加強的低頻產品進行傳輸，如采用433MHz的無線通訊產品，其波長為692mm，波長較長的信號的衍射能力強，信號可以進行反射和繞射，將信號傳輸到目的地。而且，無線電的傳輸速度不管是在哪個頻段，都是和光速一樣的，所以不存在信號多次衍射之后的速度降低問題，關鍵在于無線通訊模塊的處理速度和能力。

經過現場對比實驗，最后選定具有國家專利的賽遠無線通訊模塊SY-S72，因為該產品在現場各個復雜環境測試，均表現信號穩定，并且無線通訊模塊的處理速度很快，由于無線通訊模塊的收發帶來的時延不超過5ms，遠遠超過市面上的產品的性能。

五、起重機聯動的現場應用效果

現場的應用圖如下：

4機聯動起重機

每臺起重機上的無線通訊安裝在頂部

在調試過程中，要加以注意的是，選好無線通訊天線架設的位置，采用全向的天線，尤其是增益大的玻璃鋼天線，或者定向八木天線，有助于信號的穩定傳輸。另外，對于PLC和無線通訊模塊采用的開關電源，建議采用紋波系數小的優質開關電源，在PLC和無線通訊模塊之間，最好加上信號隔離器。賽遠的工業無線通訊系統，一旦調試正常，工作穩定，這是生產單位最為看重的。

上述系統，賽遠的無線通訊產品在該起重機聯動使用3年以來，經受住了天氣環境的考驗，粉塵的考驗，以及較為惡劣的現場電磁干擾考驗，工作穩定。