一种焦炉机车无线通信系统的制作方法

本实用新型涉及焦炉机车设备技术领域，特别涉及一种焦炉机车无线通信系统。

背景技术：

焦炉机车是用于炼焦生产的大型移动设备，炼焦部共有焦炉机车13台，分别为推焦车3台，拦焦车4台，熄焦车3台，装煤车3台。每台车都有一个独立的控制系统，由本车的可编程控制器(PLC)进行控制。焦炉机车的位置分散在焦炉机侧、焦侧、炉顶等各处且距离较远，所以给程序备份，故障诊断，事故调查，日常管理等各种工作都带来了制约，影响了工作效率和质量。而国内大部分焦化企业的设计中，焦炉机车都处于“各自为战”的状态，即使有了四车连锁系统，也只是通过滑触线、编码电缆等手段将个别信号进行通信从而对个别动作进行连锁保护，并没有形成真正意义上的联网。

公开号为CN 202898328 U的中国专利公开了一种焦炉机车连锁控制装置，提出了采用无线的方式进行通讯，然而，这种通用的无线设计还存在以下技术问题：

1)不能实现多种PLC品牌(尤其西门子PLC与其它品牌的PLC)与上位机之间的协议统一匹配。西门子S7-200PLC是最常用的PLC类型，然而其虽然配有以太网接口，但是其协议并不与通用的TCP/IP协议通用，仅能与西门子品牌PLC或上位机之间直接通讯，如果西门子S7-200PLC的以太网口直接连接无线网桥，则只有西门子的上位机软件才能够直接进行信号读取，不能与其它品牌PLC或上位机软件直接匹配；

2)专利CN 202898328 U中仅采用地面PLC基站，通讯距离短，故障率高，网络信号不稳定。

技术实现要素：

为了解决背景技术中所述问题，本实用新型提供一种焦炉机车无线通信系统，目的在于：1)采用串口透传模块，实现多种品牌PLC与上位机之间的协议统一；2)采用多个配有光电转换器及避雷器的地面基站解决网络通讯距离短、故障率高的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种焦炉机车无线通信系统，包括中控室计算机、推焦车、拦焦车、装煤车、熄焦车；其特征在于，还包括核心交换机、多个地面基站、多个车载无线网桥和多个串口透传模块；

所述的推焦车、拦焦车、装煤车和熄焦车均通过Modbus接口依次连接串口透传模块和车载无线网桥，车载无线网桥与多个地面基站构成无线通讯网络；中控室计算机通过核心交换机连接多个地面基站，通过无线通讯网络最终与所述的推焦车、拦焦车、装煤车和熄焦车形成数据通讯网络；

所述的地面基站的硬件配置包括光电转换器、基站无线节点机和基站避雷器，基站无线节点机的入口通过光电转换器和光纤连接核心交换器，出口端通过基站避雷器连接无线天线。

所述的车载无线网桥包括车载无线节点机和车载避雷器，车载无线节点机入口通过网线连接串口透传模块，出口通过车载避雷器连接无线天线。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、串口透传模块，例如CH9121，集成TCP/IP协议栈，可实现网络数据包和Modbus串口数据的双向透明传输，在所有品牌的PLC、上位机统一执行标准Modbus协议时，即通过串口透传模块的TCP/IP协议实现了无线通讯，还不影响Modbus的数据协议统一；

2、地面基站的光电转换器不但具有光电转换的功能，还有网络故障检测的功能，用光电转换器进行转接，实现了网络故障检测的功能；

3、为保证无线信号的稳定，需要采用室外型无线天线，天线高出焦炉炉顶，为防止雷电造成无线设备的损坏，在地面基站和车载无线网桥上都设置了避雷器，对无线网络中的设备起到保护作用；

4、设置了多个地面基站，其中设置无线节点机，扩大了网络信号覆盖范围，网络信号稳定。

附图说明

图1为现有技术的炼焦设备布置图；

图2为本实用新型的无线通讯系统图；

图3为核心交换机的端口配置图；

图4为地面基站硬件配置图；

图5为车载无线网桥硬件配置图。

其中：1-熄焦塔 2-拦焦车 3-熄焦车 4-煤塔 5-装煤车 6-焦炭 7-焦炉 8-皮带输送机 9-推焦车 10-转运站。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型提供的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，为现有技术的焦炉设备布置图。炼焦生产的主要设备包括焦炉7、推焦车9、拦焦车2、熄焦车3、装煤车5、煤塔4和熄焦塔1等。这些主要设备中，焦炉四大车属于移动设备，分散在焦炉7机侧、焦炉7顶等各处，与地面设备的通讯存在较大困难。

如图2所示，本实用新型的一种焦炉机车无线通信系统，包括中控室计算机、推焦车9、拦焦车2、装煤车5、熄焦车3；还包括核心交换机、多个地面基站、多个车载无线网桥和多个串口透传模块；

所述的推焦车9、拦焦车2、装煤车5和熄焦车3均通过Modbus接口依次连接串口透传模块和车载无线网桥，车载无线网桥与多个地面基站构成无线通讯网络；中控室计算机通过核心交换机连接多个地面基站，通过无线通讯网络最终与所述的推焦车9、拦焦车2、装煤车5和熄焦车3形成数据通讯网络；

所述的地面基站的硬件配置包括光电转换器、基站无线节点机和基站避雷器，基站无线节点机的入口通过光电转换器和光纤连接核心交换器，出口端通过基站避雷器连接无线天线。

所述的车载无线网桥包括车载无线节点机和车载避雷器，车载无线节点机入口通过网线连接串口透传模块，出口通过车载避雷器连接无线天线。

图2的实施例中，在焦炉各处分别设置了8套地面通讯基站，与核心交换机采用多模光纤通讯，与焦炉机车无线网桥采用无线通讯。在各台焦炉机车分别安装了一套无线网桥，与地面基站采用无线通讯。无线网桥通过串口透传模块与焦炉机车可编程控制器(PLC)通讯。无线网络采用TCP/IP以太网通讯协议，PLC与上位机之间采用统一的Modbus协议。

核心交换机采用的是台湾MOXA品牌千兆模块化网管型交换机IKS-6726A-2GTXSFP-HV-T，它的传输速率为1000Mbps，共配置通讯端口22个。其中，主机配置2个1000BaseSFP端口和8个10/100/1000BASE-T端口。扩展模块2个，各配置6个1000BaseSFP端口。核心交换机端口配置如图3所示。

地面基站的主要设备包括无线AP节点机、光电转换器、避雷器、全向天线等，其中核心部件是无线AP节点机。本实施例的无线AP节点机采用的是美国DATA-LINC品牌的工业无线AP机FLC58N，它的传输频率为5.8GHz，传输速率为300Mbps，工作环境温度为-40～+85℃，配置2个10/100/1000BASE-T端口，具备自动漫游功能。光电转换器采用的是台湾MOXA品牌光电转换器IMC-21-M-SC。避雷器及全向天线采用的是美国L-COM品牌产品。地面基站的硬件配置如图4所示。

车载网桥与地面基站的设备配置基本一致，只是减少了光电转换器的配置。车载网桥的硬件配置如图5所示。

串口透传模块采用CH9121，集成TCP/IP协议栈，可实现网络数据包和Modbus串口数据的双向透明传输，作用是实现以太网与PLC串口之间的透明通讯，使网络具有良好的兼容性。

以上实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本实用新型的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。