无线通讯解决方案

　　秦皇岛第七港务分公司无线通讯系统技改方案

　　一、概述

　　为实现对秦皇岛第七港务分公司辖区内堆料机、取料机、装船机等大型移动设备的电控系统进行远程数据采集、信号连锁和实时监控，以达到对厂区内生产设备的统一管理、提高企业生产安全防护等级、提高企业生产效率的目的。需要建立从堆料机等大型移动设备上的PLC与中控室上位机之间的通讯链路。本方案采取扩频无线电链路作为数据通讯媒体，具体选用美国（DATA-LINC）集团公司生产的SRM6310E工业级无线电调制解调器组成通讯链路，可以较好的满足系统通讯要求。

　　二、功能要求

　　建立该无线通讯网络系统的主要目的是对辖区内堆料机、取料机、装船机等大型移动设备的电控系统进行远程数据采集、信号连锁和实时监控，因此要求该通讯网络必须具有数据传输链路稳定、可长时间工作与数据传输精确度高的特点。具体要求如下：

　　1、实现中控室上位机和煤场4台堆料机设备上PLC系统的通讯。

　　2、实现中控室上位机和煤场3台取料机设备上PLC系统的通讯。

　　3、实现中控室上位机和煤场4台装船机设备上PLC系统的通讯。

　　三、现场条件概况

　　1、现场无线链路勘察

　　3台装船机与七公司中控室为可视；1台装船机（4#）、4台堆料机及3台取料机与七公司中控室为不可视；中控室距离最远的移动机械设备约3公里。

　　2、现场设备配置情况  

　　堆料机：每台机上配置有PLC系统， 提供以太网接口；

　　取料机：每台机上配置有PLC系统， 提供以太网接口； 

　　堆取料机：每台机上配置有PLC系统， 提供以太网接口；     

　　上位机：配有上位机服务器，并与以太网接口交换机相连。

　　四、无线电数据通讯链路的组成：

　　1、无线电通讯链路示意图如图1-1所示：

　　图1-1

　　
　　主站1对应4台堆料机从站，该通讯网络含1台中继设备。  

　　主站2对应3台取料机从站与1台装船机从站（4#），该通讯网络含1台中继设备。

　　主站3对应3台装船机从站（1#、2#、3#），该通讯网络不含中继设备。

　　2、无线通讯链路设备选型及有关说明：

　　无线电调制解调器：选用美国数据通讯集团（DATA-LINE GROUP）生产的以太网接口通讯无线电调制解调器：SRM6310E无线调制解调器

　　本系统方案选用美国DATA-LINC GROUP公司制造的2.4GHz “智能频谱技术” 跳频扩频技术通讯设备,无需申请频点：SRM6310E工业级无线电以太网调制解调器。这是一种全双工的以太网通讯设备，主要用于带有RJ45 10BaseT 以太网标准接口的上位机、各种品牌的PLC/RTU以及数据终端设备相互之间的无线电通讯。

　　该产品的性能和技术指标如下：

　　工作频率：2.4GHz-2.483GHz(“智能频谱”技术)
　　
　　发送器输出功率：500mW(最大)     
    
　　调制方式：扩频，GFSK(预调制高斯滤波频移键控 )

　　射频数据速率：188Kbps
     
　　扩频方式：“智能频谱”技术频率跳变(跳频)     
   
　　跳频图案：15种(使用者可选择其中之一)      
 
　　工作带宽：230KHz/每跳

　　接收器灵敏度：-110 dBm @ 10-4BER (误码率)； -108 dBm @ 10-6BER (误码率)  
      
　　选择性：40dB @ fc±230KHz; 60dB fc±46KHz
     
　　系统增益：135dB

　　射频数据传输错误检测：带有数据包重发的32位循环冗余校验/纠错(CRC).              

　　数据加密替代：动态键（即，在无线链路上，发送端将来自信源的信息打碎后，用特殊的编码方式重新打包，接收端用相同的编码方式拆包；被打包的大小根据内部缓冲器里信息量的多少而动态调整，优化。）

　　天线：鞭状天线。

　　工作模式：点对点，点对多点，中继器, 子站和中继器同时模式，等等。

　　通信距离：25公里以上。使用中继站可延伸通信距离。

　　接口：RJ 45 10BaseT 

　　电源   电源电压：10.5-24VDC；12VDC墙挂式

　　变压器，可选24VDC

　　工作电流发射状态：800mA   12VDC/500mW    
        
　　接收状态：100mA   12VDC
     
　　待机状态： 65mA   12VDC

　　工作环境温度：-40℃-+75℃；

　　湿度：0-95%   非冷凝

　　机壳标准：NEMA1；18号钢，带有安装凸缘。可选NEMA4

　　重量：  2磅(0.91公斤)。

　　本系统方案拟选用全向天线。全向天线是一种水平面辐射方向图为全方向的通信天线。采用 “同轴线型交叉全向天线”技术，经计算机优化设计后，具有增益高、驻波特性好、不带地网、抗干扰性能强的特点；天线阵用玻璃钢管封装，有良好的抗风、防潮、防盐雾腐蚀性能，可靠性高，是一种理想的扩频通讯天线。

　　3、射频电缆
　　
　　本系统方案拟选用射频电缆（俗称7/8”发泡电缆）

　　射频电缆技术指标：

　　电缆类型    泡沫聚乙烯介质皱纹导体同轴射频电缆
　　电缆型号    SYFY-50-22-52<br/>
　　内导体外径（mm）    9.4
　　总外径（mm）    29
　　最小弯曲半径（mm）    250
　　特性阻抗（Ω）    50±1.5
　　最高使用频率(MHz)    5000
　　传输速比 （%）    88
　　30 MHz   衰减常数(dB/km)    7.8
　　200 MHz  衰减常数(dB/km)    21.1
　　1000 MHz 衰减常数(dB/km)    52
　　3000 MHz 衰减常数(dB/km)    101
　　电缆重量（kg）    0.67


　　4、机械和电子防护

　　在主控中心工作的无线电通讯设备将会被安装在本地站点建筑物中特定的机柜内，移动机械设备从站的无线Modem亦安装在机柜内或特制的金属箱内。机柜中将安装相关的供电装置、接地保护装置，机柜与外部设备的接口装置。要求接地电阻 ≦ 4欧姆 。

　　5、雷击和浪涌保护

　　对主控中心、从站的无线电通讯设备采取雷击和浪涌保护措施，防止雷击或浪涌损坏站内设备。

　　五、无线链路建立后可实现的功能：

　　1、    中控室操作人员通过上位机人—机界面实时监视监控煤场的共计10台移动机械设备上的工况诸参数（如：行走距离、联锁联消等等）。

　　2、    中控室的操作人员通过上位机人—机界面料场上的相关移动设备发出各种控制命令（例如强制执行命令）。

　　六、系统效果：

　　1、避免了使用滑线电缆所引起的高投入，易损坏，维修工作大且可靠性差等弊病。

　　2、使之数据采集面和控制范围复盖了整个综合料场所有的移动机械设备，有利于提高生产效率。

　　附1：无线通讯配置连接示意图：