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|用激光通信代替通信电缆，工业桥式起重机更安全高效，可靠易维护( 二 )


激光通信采用两台DDLS 200设备组成控制信息传输系统：在起重机的大车端梁安装一台DDLS 200光学数据传输器 ， 如图1所示；另一台DDLS 200光学数据传输器被安装在轨道的末端 ， 整体安装位置如图2所示 。
将两台DDLS 200光学数据传输器架设在两个互为相对、平行、平坦且通常是垂直的壁面 ， 且两台相对的DDLS 200之间的视线不受阻挡 。 必须确定在最小操作距离Amin之处 ， 两台设备的光学轴互相对准的误差不超过±Amin×0.01 ， 以确保两台设备的传输/接收光束落在张角的范围内 。
光学元器件的张角（辐射角）与光学轴夹±0.5°（广角：±1.0°或±1.5° ， 相对） ， 使用调整螺丝作精密对准 ， 两台DDLS 200光学数据传输器的水平和垂直对准角应分别不超过±6° 。 为防止DDLS 200光学数据传输器以双工操作进行资料传输的期间互相干扰 ， 使用两个成对的不同频率 。 这些频率在控制台上以型号….1和….2以及频率f1和频率f2等标签标示 ， 如图3所示 。
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图1 DDLS 200光学数据传输器安装位置

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图2 起重机光学数据传感器安装位置

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图3 光学数据在两个频率上传输
DDLS 200的功能如一台同鲍率转换器 。 在转换鲍率的期间 ， 必须确认具较低鲍率之区段有充分的频宽可用来处理进来的数据 。 DDLS 200光学数据传输器操作范围为30～500m ， 采用电绝缘的介面 ， DDLS 200不占用Profibus位址 ， 具有可关掉整合性重复器功能（信号处理） ， 与协定种类无关的资料传输 ， 亦即传输FMS、DP、MPI、FMS/DP等混合式操作协定 ， PROFISAFE ， 可连接式汇流排终端器（终端连接） ， 可设定6种鲍率 。 参数详细见表1 。
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表1 DDLS 200光学数据传输器参数
通信协议采用传统的Profibus-DP协议 ， Profibus-DP通信协议（简称DP协议）是工业自动化系统中单元级和现场级通信的主流 ， 用于PLC与现场级分布式I/O设备 ， 能实现最大12MHz快速循环数据交换 。 同时为项目的实施节约信号电缆的布线 。 DP协议是Profibus中应用最广的通信协议方式 。
工业桥式起重机通过通信模块ET 200（采集相关的保护信号 ， 并且参与状态控制）、绝对值编码器ZE 65（采集绝对位置XY坐标）、脉冲编码器NM701NR3（升降机闭环速度反馈 ， 并且提供Z轴的坐标）、称重单元WST 3（提供实时反馈负载的当前重量）进行信号采集 ， 实现实时行车位置以及重量测控 。
工业桥式起重机系统架构网络图如图4所示 ， 其中DDLS 200光学数据传输器已替代原用Profibus-DP通信电缆W1 。
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图4 工业桥式起重机系统架构网络图
控制室控制配电柜内的PLC硬件组态由CPU、电源模块、模拟量模块、DI DO模块组成 ， 作为主站 。 起重机大车、小车行车上的PLC硬件组态由电源模块、通信模块ET 200M、DI DO模块、DDLS 200光学数据传输器等组成 ， 作为分站 。 安装于轨道末端的光学数据传输器 ， 当接收到从大车端梁上的光学数据传输器发射回来的数据时 ， 通过交换将数据传递给控制室内CPU 。
3 改造效果
为了验证激光通信应用在工业桥式起重机中的有效性 ， 收集记录了改造前后的相关数据并进行对比实验 ， 包括PLC之间的通信延迟、最大支持的波特率以及传输故障使看门狗程序强制的周期 ， 其结果见表2 。


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