纜索起重機電氣控制要求實時性強，可靠性高。本文主要闡述了美國DATA-LINC GROUP公司制造的SRM6100工業(yè)級無線電調(diào)制解調(diào)器的性能以及在龍口低纜無線數(shù)據(jù)傳輸通訊系統(tǒng)中的應(yīng)用。該項技術(shù)的成功運用，充分顯示了無線技術(shù)的廣闊前景。 1 引言 　　近年來，隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，無線技術(shù)正方興未艾地滲透到各種領(lǐng)域，從大的數(shù)據(jù)文件傳輸?shù)絀/O設(shè)備的監(jiān)視和控制，大量商業(yè)領(lǐng)域的無線技術(shù)正移植到工廠級應(yīng)用。無線通信方式與有線通信方式相比具有投資少、開通快、維護簡單、適應(yīng)性強及擴展性好的優(yōu)良性能。同時，跳頻擴頻技術(shù)的采用又增強了系統(tǒng)的抗干擾性和安全性。因而使無線技術(shù)遍地開花，運用發(fā)展空間越來越大。 2 SRM6100介紹 　　SRM6100是美國DATA-LINC GROUP公司生產(chǎn)制造的2.4GHz調(diào)頻擴頻通訊設(shè)備,它是工業(yè)級無線電調(diào)制解調(diào)器。這是一種串行通訊設(shè)備，主要用于帶有RS-232、RS-422、RS-485標準接口的上位機、各種品牌的PLC/RTU以及數(shù)據(jù)終端設(shè)備相互之間的無線電通訊。 　　2.1主要特點如下： 　　1）全雙工的工作模式：一是不存在收/發(fā)轉(zhuǎn)換時間。這對實時控制十分有利;二是設(shè)立中繼站只需要一臺設(shè)備，一套天饋系統(tǒng)就可以滿足。 　　2）接收靈敏度很高：其接收靈敏度達到-108dBm◎BER 10-6。 　　3）品質(zhì)因素高：工作環(huán)境溫度為-40℃～+75℃ 　　4）友好的通訊兼容性：能夠和具有標準RS232接口的各種數(shù)據(jù)終端設(shè)備，包括各種品牌的 PLC實現(xiàn)友好的通訊鏈接。 　　5）智能頻譜技術(shù)：能夠自動地避開同頻干擾的影響。即使二套相互獨立系統(tǒng)的設(shè)備安裝在同一地點，相互之間也不會干擾對方的工作。 　　6）從站/中繼站功能：同一臺設(shè)備在某個通訊站點上，既能實現(xiàn)從站功能，也能實現(xiàn)中繼站功能。 　　7）呼叫簿功能：每臺SRM6100上的呼叫簿可以寫入10條不同通訊路徑上的SRM6100序列號。工作時，SRM6100首選第一行寫入的序列號，并和該序列號的SRM6100建立無線電通訊鏈接。如果失敗，則自動選擇第二行寫入的序列號，并和第二行序列號的SRM6100建立無線電通訊鏈接…。依此類推，一直到和某一行序列號的SRM6100建立通訊鏈接為止。利用這個功能，，可以實現(xiàn)通訊路徑的多樣化和冗余，也可以實現(xiàn)自動選擇最佳通訊路徑的智能化。 　　8）工作頻段分組功能：利用這個功能，可以將2.4GHz～2.4835GHz這83.5MHz帶寬的工作頻段,劃分為帶寬為27.5MHz的三個子頻段。在同一現(xiàn)場的不同通訊系統(tǒng)，分別選擇各自的跳頻頻段（27.5MHz），這樣，它們在工作頻段上就實現(xiàn)了隔離，并且不影響通訊速度。 　　9）調(diào)頻圖案選擇功能：利用這個功能，在同一現(xiàn)場的不同通訊系統(tǒng)，分別選擇各自的跳頻圖案，這樣，它們在跳頻圖案上就實現(xiàn)了隔離。 　　10）跳頻圖案偏移功能：利用這個功能，可以將跳頻圖案向右偏移一次或二次。每次可偏移半個工作帶寬（偏移115KHz）。同一現(xiàn)場的不同通訊系統(tǒng)，分別選擇各自的跳頻圖案偏移的次數(shù)（0，1，2），以達到相互隔離的目的。 　　11）強大的通訊糾錯能力：通過自身強大的糾錯功能，決不會向所連接的數(shù)據(jù)終端設(shè)備傳遞錯誤的信息。 　　12）優(yōu)良的電磁兼容性能 　　13）極低的故障率：平均無故障時間MTBF≥40萬小時 　　2.2產(chǎn)品的性能和技術(shù)指標： 　　工作頻率：2.4至2.483GHz（無需專用頻點資源） 　　發(fā)送器 輸出功率： 500mw（最大），分十檔，可內(nèi)部設(shè)置。 　　調(diào)制方式：擴頻，GFSK（預(yù)調(diào)制高斯濾波頻移鍵控） 　　射頻數(shù)據(jù)速率：144Kbps/188Kbps 　　擴頻方式：頻率跳變（跳頻） 　　跳頻圖案： 15種（使用者可選擇其中之一） 　　工作帶寬： 230KHz/每跳 　　接收器 靈敏度：-110dBm@10-4BER（誤碼率）; 　　-108dBm@10-6BER（誤碼率） 　　選擇性： 40dB@fc±230KHz;60dB@fc±46KHz 　　系統(tǒng)增益: 135dB 　　射頻數(shù)據(jù)傳輸 錯誤檢測: 帶有數(shù)據(jù)包重發(fā)的32位循環(huán)冗余校驗/糾錯（CRC）。 　　數(shù)據(jù)加密代替: 動態(tài)鍵（即在無線鏈路上，發(fā)送端將來自信源的信息打碎后，用特殊的編碼方式重新打包，接收端用相同的編碼方式拆包，被打包的大小根據(jù)內(nèi)部緩沖器里信息量的多少而動態(tài)調(diào)整，優(yōu)化。） 　　天線：鞭狀天線。 　　工作模式：點對點，點對多點，存儲和前向中繼器等。 　　點對多點通訊方式：輪詢 　　通信距離：24公里以上。使用中繼站可延伸通信距離。 　　中繼站數(shù)目：點對點工作方式時，最多二級;點對多點時，不受限制 　　射頻數(shù)據(jù)傳輸鏈路吞吐量: 115.2Kbps 　　接口：RS232，異步，10位或者11位字，全雙工?？扇芜xRS422和 RS485 　　連接器： RS232，DB-9插座 　　電源電壓： 10.5-18VDC; 　　工作電流 發(fā)射狀態(tài): 650mA 12VDC 　　接收狀態(tài): 100mA 12VDC 　　待機狀態(tài): 65mA 12VDC 　　接口數(shù)據(jù)吞吐量（未被壓縮）:1200bps-115.2Kbps 　　假定頻率可用率為75%時測得的吞吐量。 　　工作環(huán)境 溫度： -40℃至+75℃;濕度： 0至95%，非冷凝 　　外殼 標準： NEMA1;18號鋼，帶有安裝凸緣。可選NEMA4 　　重量：2磅（0.91公斤） 3 纜機上的運用 　　3.1硬件組成 　　如上圖1所示，整機由主塔、司機室及副車三地PLC系統(tǒng)經(jīng)無線電臺組成了一個完整的多點控制系統(tǒng)。其中主塔PLC系統(tǒng)采用兩塊西門子R232串行通訊模塊CP340,分別與SRM6100無線數(shù)傳電臺連接。同樣地，司機室和副車兩地PLC也分別通過CP340通訊模塊與電臺SRM6100連接。為了滿足纜機實時性的要求，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，該系統(tǒng)由主塔電臺與司機室電臺、主塔電臺與副車電臺間分別建立了點對點通訊，再通過編程，使之構(gòu)成了一個完整的無線數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)，實時地傳輸與交換三地數(shù)據(jù)，使司機室的操作命令及時傳送到主塔與副車PLC，讓各機構(gòu)按照預(yù)定的工藝要求驅(qū)動各自的機構(gòu)。同時，各機構(gòu)的運行和故障信息也通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)剿緳C室PLC,并在觸摸屏上顯示。 　　3.2 SRM6100裝置參數(shù)設(shè)置： 　　1）SRM6100無線電調(diào)制解調(diào)器是在用戶要求基礎(chǔ)上，以預(yù)設(shè)置方式發(fā)貨的。首先需將電臺接上天線，然后將SRM6100的RS232端口連接到‘終端’或運行于PCPlus的PC，并按以下方式設(shè)置參數(shù)： 　　2）將電源插入到SRM6100。用一個直的線夾或其它細而硬的鋼絲，按一下調(diào)制解調(diào)器前面板上的小孔內(nèi)的按鈕，主設(shè)置菜單（MAIN MENU）就會出現(xiàn)在PC屏幕上。根據(jù)菜單指令輸入合適的數(shù)，選擇要檢查或要修改的參數(shù)，隨即會出現(xiàn)這個參數(shù)的新設(shè)置顯示。每個屏幕的指令如下： 　　（0） 設(shè)置運行方式： 　　出現(xiàn)的標題是：SET MODEM MODE（設(shè)置調(diào)制解調(diào)器工作方式） 　　由于主塔分別與司機室和副車組成了“點對點”運行方式，因而將主塔兩個電臺均設(shè)置成“點到點”主設(shè)備（0）;而將司機室和副車上的電臺設(shè)置成“點到點”從設(shè)備（1），由此組成了兩個點對點通訊系統(tǒng)。 　?。?）設(shè)置波特率 　　出現(xiàn)的標題是：SET BAUD RATE（設(shè)置波特率） 　　由于SRM6100所連接的設(shè)備CP340 的波特率19200bps，因此設(shè)定SRM6100的串行數(shù)據(jù)端口速率為19200bps。（內(nèi)部無線電速率總是144K波特。）SRM6100主設(shè)備和SRM6100從設(shè)備上的端口數(shù)據(jù)速率不必是相同的，但必須與所連接設(shè)備的端口速率的相同。 　?。?）編輯呼叫登記冊 　　出現(xiàn)的標題是：MODEM CALL BOOK（調(diào)制解調(diào)器呼叫登記冊） 　　當“點對點”運行時，每個SRM6100只需在第一行“Entry（0）”的第一列“number”空格中填入通信對方的呼叫號（240-XXXX），這一列剩下的所有其它行均填入000-0000。 　?。?）編輯無線電傳輸特性 　　出現(xiàn)的標題是：RADIO PARAMETERS （無線電參數(shù)） 　　未與Data-Link集團聯(lián)系，不要更改這些設(shè)定值。記錄這些初始設(shè)定值，并將這個記錄保存在安全的地方。 　　3.3 PLC通訊模塊CP340參數(shù)設(shè)定 　　首先，在PC上安裝STEP7 5.2軟件和CP340模板所帶的軟件驅(qū)動程序，模板驅(qū)動程序包括了對CP340進行參數(shù)化的窗口（在STEP7的硬件組態(tài)界面下可以打開）、用于串行通訊的FB程序塊。在其Protocol畫面上，設(shè)定其通訊參數(shù)：通訊速率19200bps，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗。 　　3.4 通訊程序的編制： 　　通過以上硬件的配置與參數(shù)的設(shè)置后，主塔與司機室、副車的通訊主要通過兩對CP340通訊模塊組成的點對點通訊系統(tǒng)（見上圖1所示）來相互傳送數(shù)據(jù)。而在程序中，數(shù)據(jù)塊的傳送與接收是通過發(fā)送功能塊FB3“P-SEND”和接收功能塊FB2“P-RCV”來完成。 　　3.4.1 發(fā)送功能塊 FB3“P-SEND” 　　該功能塊是將數(shù)據(jù)寫入CP340的發(fā)送緩沖區(qū)，再由后者發(fā)送給通訊伙伴。FB3需要大小為40B的背景數(shù)據(jù)塊，用戶不能訪問該背景數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)。在功能塊的參數(shù)中需要設(shè)置存放要發(fā)送的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊編號DB-NO、數(shù)據(jù)塊中的起始字節(jié)地址DBB-NO和數(shù)據(jù)的長度LEN。具體見上圖2：在輸入信號REQ的上升沿，F(xiàn)B3“P-SEND”進入發(fā)送狀態(tài)，開始向CP340傳送數(shù)據(jù)，然后CP340將數(shù)據(jù)通過電臺發(fā)送給接收方。在發(fā)送期間，REQ不必始終為1。發(fā)送過程結(jié)束后，如果正確完成了發(fā)送任務(wù)，DONE為1，輸出STATUS的值為0。否則輸出ERROR為1。 　　3.4.2 接收功能塊 FB2“P-RCV” 　　該功能塊是將CP340的接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)塊中，數(shù)據(jù)塊的編號為DB-NO。數(shù)據(jù)塊中的起始字節(jié)的地址為DBB-NO,數(shù)據(jù)的長度為LEN。FB2也需要大小為40B的背景數(shù)據(jù)塊。見上圖2：如果輸入信號EN-R為1狀態(tài)，軟件查詢是否可以從CP340讀取數(shù)據(jù)。EN-R如果為0狀態(tài)，將中止正在進行的接收工作，且ERROR變?yōu)?狀態(tài)，并由STATUS給出錯誤信息。如果接收緩沖區(qū)內(nèi)有數(shù)據(jù)，就轉(zhuǎn)入接收狀態(tài)。讀出CP340的接收緩沖區(qū)后，F(xiàn)B2從接收狀態(tài)轉(zhuǎn)入查詢狀態(tài)。如果數(shù)據(jù)接收請求正確地完成，已經(jīng)接收完數(shù)據(jù)，F(xiàn)B2的輸出信號NDR為1狀態(tài)。 　　3.4.3 數(shù)據(jù)傳送功能的實現(xiàn) 　　在主塔PLC程序中分別設(shè)立兩對FB2和FB3,用來分別向司機室和副車發(fā)送和接收信號，同時也在司機室和副車PLC程序中，各自設(shè)立一對FB2和FB3,以用來從主塔PLC接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。從而，構(gòu)成了一個空中數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)。同時，又開發(fā)出一套無線通訊實時診斷保護程序，一旦通訊發(fā)生中斷或故障，纜機各運行機構(gòu)立即按照緊急停車方式停機，經(jīng)現(xiàn)場反復(fù)試驗證明：保護程序有效，動作可靠。 結(jié)束語 　　SRM6100無線電臺自去年投入低纜運行以來，系統(tǒng)穩(wěn)定，工作可靠，這也充分證明無線技術(shù)在纜索起重機上的運用已經(jīng)成熟，這將為加快重型纜機的國產(chǎn)化提供了物質(zhì)基礎(chǔ)與技術(shù)保障。。 參考文獻: 　　⑴廖常初 S7-300/400 PLC應(yīng)用技術(shù) 機械工業(yè)出版社 2005.1 北京 　　⑵ DATA-LINC GROUP SRM6100 User Guide