无线工业以太网在铝电解多功能机组中应用的可行性研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 无线工业以太网在铝电解多功能机 组中应用的可行性研究 摘要：为了解决铝电解多功能机 组在实际生产应用当中可编程控制器通 讯电缆容易断裂等关于有线通讯方式局 限性的问题，本文采用了无线工业以太 网的方式实现铝电解多功能机组可编程 控制器主站与各从站之间的稳定可靠通 讯。本文介绍了无线工业以太网在铝电 解多功能机组上的工作原理，分析了其 在铝电解行业当中应用的可行性及其优 势。 中国论文网 /8/view-12737927.htm 关键词：铝电解多功能机组 可 编程控制器 通讯电缆 无线工业以太网 可靠通讯 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 中图分类号：TP273.5 文献标识 码：A 文章编号：1007-9416（2014） 01-0038-01 1 前言 笔者通过对国内各大铝厂目前装 备的铝电解多功能机组进行广泛深入的 研究后发现，为了减少电缆的敷设，降 低设计成本，铝电解多功能机组的自动 控制系统普遍采用了 PLC 多点通讯。 在具体的通讯方式上是通过通讯电缆实 现数据交换的有线通讯，受设备结构限 制通讯电缆要在铝电解多功能机组上通 过拖链或滑线连接 PLC 的各个站点， 在长期使用中拖链或滑线要经常的拉伸 和弯折很容易造成通讯电缆断裂。因此 采用一种更可靠更安全的 PLC 通讯方 式是十分必要的，而无线工业以太网恰 恰可以很好的解决以上问题。 2 无线工业以太网在铝电解多功 能机组中的应用原理 铝电解多功能机组通过无线以太 网传输系统把各从站从外部输入设备上 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 读取的实时数据传送到主站 CPU 上， CPU 按照预先编制的程序中设定的逻辑 对这些数据进行运算并得到结果数据， 再将经过 CPU 运算后的结果数据传送 到各从站，最终通过输出设备来对被控 设备进行控制使其执行具体动作，这一 过程具有高效可靠等优点。 3 无线工业以太网在铝电解多功 能机组控制系统中的应用方案 在下面的论证方案当中以罗克韦 尔 Logix5000PLC 为例，PLC 系统在电 解机组上分为一个主站和两个从站，通 过无线工业以太网实现数据交换。 3.1 系统描述及性能要求 （1）设备分布：每台电解机组 共包括 3 个固定无线设备，其中主配电 柜中的 PLC 主站设有 1 个固定无线设 备（AP_1） ，在工具车上的 1#从站设有 1 个固定无线设备（AP_2） ，在司机室 中的 2#从站设有 1 个固定无线设备 （AP_3） ，PLC 控制系统通过无线以太 网设备进行连接同时进行数据交换。与 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 PLC 连接的无线设备需要选用第三方产 品。 （2）设备通讯关系：2 个从站固定 无线设备（AP_2，AP_3 ）都需要和 PLC 主站的固定无线设备（AP_1 ）通 讯；同时 2 个从站固定无线设备 （AP_2，AP_3）之间还需要通讯做连 动控制。 （3）通讯质量要求：由于电解 机组属于大型设备，运行时在安全方面 要求较高，对于控制系统来说，必须要 求通讯稳定可靠并保证无断线、数据丢 失等情况出现。 （4）通讯距离限制：目 前大部分的无线工业以太网硬件性能决 定了在理想条件下的有效通信距离为 2000 米，电解机组跨度大约为 25m，要 求无线以太网设备在 25m 内具有较高的 通讯质量。 3.2 设备选型 （1）可编程控制器：选用罗克 韦尔 Logix5000 产品，主站框架内配有 以太网模块，从站框架内也配有以太网 模块。 （2）无线设备：选用 ProSoft 公 司（第三方）提供的无线电台产品，将 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 PLC 主站作为无线 AP 的中心站，如有 需要可设置两台冗余的主站电台，保证 通讯的可靠性。系统中的无线设备安装 方式均为导轨安装，供电方式为直流 24V。 （3）无线设备附件：天线（为了 安装与调试方便在在每套无线系统中均 配置一个全向天线） ；馈线（本方案中 天线馈线选择 B105-105-040 型馈线， 该馈线选用 LMR400 电缆，长度初步设 计为 10m） 。 3.3 性能评估 （1）通信距离及信号强度： RLXIB-IHG-A 无线电台的输出功率为： 24dBm（250mw）11 Mbps/24dBm （250mw） 24Mbps/21dBm（125mw） 54Mbps。 信号强度的换算公式： Gt-Gr+Ap 天线增益 +终端天线增 益=L（信号总强度） Gt（Ap 或终端功率，单位 dB） ， Gr（终端或 Ap 灵敏度，单位 dB） -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 由距离产生的信号衰减公式： 40+20lgd=L1（dB） d（通信距 离，单位 m） 工程中最大的传输距离以 25m 计 （最大跨度） ，在最大距离时（将 25 带 入公式）信号强度为 L1=66dB，由此可 知在系统通信距离最大时信号强度完全 能够满足稳定通讯的需要。 （2）抗干扰性：电解车间属于 强磁场环境，工业以太网无线设备具有 先进的跳频扩频技术，抗干扰能力强， 而且无线通讯设备通常安装在防护等级 为 IP54 的柜体内，进一步增强了其抗 干扰性，通过大量的工程实践证明其抗 干扰性能完全能够满足在电解车间的正 常工作。 （3）通讯速率及灵敏度： RLXIB-IHG-A 无线电台的传输速率： 54，48，36，24，18，12，9，6Mbps（ OFDM） /802.11b：11，5.5，2，1（DSSS） ；接 收灵敏度：-94dBm1Mbps/- -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 92dBm11Mbps/-84dBm24Mbps/- 72dBm54Mbps；信道选择： 111（FCC）113（ETSI） 。DH+ 网 络的基本传输速率为 57.6Kh/S。Profibus 总线的数据传输速 率为 9.6Kbit/S12MBit/S。通过数据来 比较，毫无疑问无线以太网能提供相对 于 DH+和 Profibus 总线更加快速的数据 传输速率。 4 结语 电解多功能机组 PLC 通讯系统 采用无线工业以太网能够改变传统的现 场总线的数据交换方式，达到