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工業級無線電調制解調器的性能以及在龍口低纜無線數據傳輸通訊系統中的應用。該項技術的成功運用，充分顯示了無線技術的廣闊前景。 1 引言 　　近年來，隨著電子技術的高速發展，無線技術正方興未艾地滲透到各種領域，從大的數據文件傳輸到I/O設備的監視和控制，大量商業領域的無線技術正移植到工廠級應用。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、適應性強及擴展性好的優良性能。同時，跳頻擴頻技術的采用又增強了系統的抗干擾性和安全性。因而使無線技術遍地開花，運用發展空間越來越大。 2 SRM6100介紹 　　SRM6100是美國DATA-LINC GROUP公司生產制造的2.4GHz調頻擴頻通訊設備,它是工業級無線電調制解調器。這是一種串行通訊設備，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以及數據終端設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/發轉換時間。這對實時控制十分有利;二是設立中繼站只需要一臺設備，一套天饋系統就可以滿足。 　　2）接收靈敏度很高：其接收靈敏度達到-108dBm◎BER 10-6。 　　3）品質因素高：工作環境溫度為-40℃～+75℃ 　　4）友好的通訊兼容性：能夠和具有標準RS232接口的各種數據終端設備，包括各種品牌的 PLC實現友好的通訊鏈接。 　　5）智能頻譜技術：能夠自動地避開同頻干擾的影響。即使二套相互獨立系統的設備安裝在同一地點，相互之間也不會干擾對方的工作。 　　6）從站/中繼站功能：同一臺設備在某個通訊站點上，既能實現從站功能，也能實現中繼站功能。 　　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，，可以實現通訊路徑的多樣化和冗余，也可以實現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。在同一現場的不同通訊系統，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了隔離，并且不影響通訊速度。 　　9）調頻圖案選擇功能：利用這個功能，在同一現場的不同通訊系統，分別選擇各自的跳頻圖案，這樣，它們在跳頻圖案上就實現了隔離。 　　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）。同一現場的不同通訊系統，分別選擇各自的跳頻圖案偏移的次數（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據終端設備傳遞錯誤的信息。 　　12）優良的電磁兼容性能 　　13）極低的故障率：平均無故障時間MTBF≥40萬小時 　　2.2產品的性能和技術指標： 　　工作頻率：2.4至2.483GHz（無需專用頻點資源） 　　發送器 輸出功率： 500mw（最大），分十檔，可內部設置。 　　調制方式：擴頻，GFSK（預調制高斯濾波頻移鍵控） 　　射頻數據速率：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 　　系統增益: 135dB 　　射頻數據傳輸 錯誤檢測: 帶有數據包重發的32位循環冗余校驗/糾錯（CRC）。 　　數據加密代替: 動態鍵（即在無線鏈路上，發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，被打包的大小根據內部緩沖器里信息量的多少而動態調整，優化。） 　　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 　　射頻數據傳輸鏈路吞吐量: 115.2Kbps 　　接口：RS232，異步，10位或者11位字，全雙工。可任選RS422和 RS485 　　連接器： RS232，DB-9插座 　　電源電壓： 10.5-18VDC; 　　工作電流 發射狀態: 650mA 12VDC 　　接收狀態: 100mA 12VDC 　　待機狀態: 65mA 12VDC 　　接口數據吞吐量（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系統經無線電臺組成了一個完整的多點控制系統。其中主塔PLC系統采用兩塊西門子R232串行通訊模塊CP340,分別與SRM6100無線數傳電臺連接。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，提高系統的可靠性和穩定性，該系統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，使之構成了一個完整的無線數據通訊網絡，實時地傳輸與交換三地數據，使司機室的操作命令及時傳送到主塔與副車PLC，讓各機構按照預定的工藝要求驅動各自的機構。同時，各機構的運行和故障信息也通過無線通訊網絡傳輸到司機室PLC,并在觸摸屏上顯示。 　　3.2 SRM6100裝置參數設置： 　　1）SRM6100無線電調制解調器是在用戶要求基礎上，以預設置方式發貨的。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，并按以下方式設置參數： 　　2）將電源插入到SRM6100。用一個直的線夾或其它細而硬的鋼絲，按一下調制解調器前面板上的小孔內的按鈕，主設置菜單（MAIN MENU）就會出現在PC屏幕上。根據菜單指令輸入合適的數，選擇要檢查或要修改的參數，隨即會出現這個參數的新設置顯示。每個屏幕的指令如下： 　　（0） 設置運行方式： 　　出現的標題是：SET MODEM MODE（設置調制解調器工作方式） 　　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置成“點到點”主設備（0）;而將司機室和副車上的電臺設置成“點到點”從設備（1），由此組成了兩個點對點通訊系統。 　　（1）設置波特率 　　出現的標題是：SET BAUD RATE（設置波特率） 　　由于SRM6100所連接的設備CP340 的波特率19200bps，因此設定SRM6100的串行數據端口速率為19200bps。（內部無線電速率總是144K波特。）SRM6100主設備和SRM6100從設備上的端口數據速率不必是相同的，但必須與所連接設備的端口速率的相同。 　　（2）編輯呼叫登記冊 　　出現的標題是：MODEM CALL BOOK（調制解調器呼叫登記冊） 　　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。 　　（3）編輯無線電傳輸特性 　　出現的標題是：RADIO PARAMETERS （無線電參數） 　　未與Data-Link集團聯系，不要更改這些設定值。記錄這些初始設定值，并將這個記錄保存在安全的地方。 　　3.3 PLC通訊模塊CP340參數設定 　　首先，在PC上安裝STEP7 5.2軟件和CP340模板所帶的軟件驅動程序，模板驅動程序包括了對CP340進行參數化的窗口（在STEP7的硬件組態界面下可以打開）、用于串行通訊的FB程序塊。在其Protocol畫面上，設定其通訊參數：通訊速率19200bps，8位數據位，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的設置后，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（見上圖1所示）來相互傳送數據。而在程序中，數據塊的傳送與接收是通過發送功能塊FB3“P-SEND”和接收功能塊FB2“P-RCV”來完成。 　　3.4.1 發送功能塊 FB3“P-SEND” 　　該功能塊是將數據寫入CP340的發送緩沖區，再由后者發送給通訊伙伴。FB3需要大小為40B的背景數據塊，用戶不能訪問該背景數據塊中的數據。在功能塊的參數中需要設置存放要發送的數據的數據塊編號DB-NO、數據塊中的起始字節地址DBB-NO和數據的長度LEN。具體見上圖2：在輸入信號REQ的上升沿，FB3“P-SEND”進入發送狀態，開始向CP340傳送數據，然后CP340將數據通過電臺發送給接收方。在發送期間，REQ不必始終為1。發送過程結束后，如果正確完成了發送任務，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的接收緩沖區中的數據存放在數據塊中，數據塊的編號為DB-NO。數據塊中的起始字節的地址為DBB-NO,數據的長度為LEN。FB2也需要大小為40B的背景數據塊。見上圖2：如果輸入信號EN-R為1狀態，軟件查詢是否可以從CP340讀取數據。EN-R如果為0狀態，將中止正在進行的接收工作，且ERROR變為1狀態，并由STATUS給出錯誤信息。如果接收緩沖區內有數據，就轉入接收狀態。讀出CP340的接收緩沖區后，FB2從接收狀態轉入查詢狀態。如果數據接收請求正確地完成，已經接收完數據，FB2的輸出信號NDR為1狀態。 　　3.4.3 數據傳送功能的實現 　　在主塔PLC程序中分別設立兩對FB2和FB3,用來分別向司機室和副車發送和接收信號，同時也在司機室和副車PLC程序中，各自設立一對FB2和FB3,以用來從主塔PLC接收和發送數據。從而，構成了一個空中數據傳送系統。同時，又開發出一套無線通訊實時診斷保護程序，一旦通訊發生中斷或故障，纜機各運行機構立即按照緊急停車方式停機，經現場反復試驗證明：保護程序有效，動作可靠。 結束語 　　SRM6100無線電臺自去年投入低纜運行以來，系統穩定，工作可靠，這也充分證明無線技術在纜索起重機上的運用已經成熟，這將為加快重型纜機的國產化提供了物質基礎與技術保障。。 參考文獻: 　　⑴廖常初 S7-300/400 PLC應用技術 機械工業出版社 2005.1 北京 　　⑵ DATA-LINC GROUP SRM6100 User Guide