专利名称：一种光纤环网与无线扩频网络异构跨接装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种网络异构跨接装置，尤其是涉及一种光纤环网与无线扩频网络异构跨接装置。
背景技术：
在工业控制现场，往往会遇到比如移动对象、旋转对象的网络通信，或者，现场无法敷设线缆的环境条件。随着工业级无线网络技术的技术发展，上述对象和环境，越来越多的采用无线网络的方式进行联网通信，进行数据交换，其中，有无线扩频网络的应用。无线网络接入光纤网络是常规的一种网络连接，但是，无线扩频网络由于在网络组态配置时，需要设成中继方式，及每个网络节点均可作为另一个网络节点设备的通信中继，向上代发数据，从而形成了类似环网的结构，当接入厂区光纤环网时，在异构环网之间形成了由网桥环造成的，在网桥上无休止地转发广播帧或组播帧的广播风暴是情况，最终造成网络瘫痪。本项目的背景是上海闵行第二水厂二期沉淀池排泥行车控制系统及三期沉淀池排泥行车控制系统使用相同的网络结构由各个排泥行车等移动设备及主站扩频电台组成无线扩频网络，接入本地PLC控制系统，软件通过厂区光纤环网接入厂中控室，在传统的接入方式时，无线扩频网络与光纤环网接通后，不多时便发生网络风暴，然后网络瘫痪停运。
实用新型内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成本低、维护简单、容易扩展、易于升级、安全可靠性高的光纤环网与无线扩频网络异构跨接装置。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种光纤环网与无线扩频网络异构跨接装置，其特征在于，包括PLC主站、网络交换机、光电转换单元、光纤环网、PLC子站、无线扩频网络，所述的PLC主站与网络交换机连接，所述的网络交换机通过光电转换单元与光纤环网连接，所述的网络交换机与PLC子站连接，所述的无线扩频网络与PLC主站连接。所述的PLC主站采用双网卡PLC，其中一块网卡与网络交换机连接，另外一块网卡与无线扩频网络中的电台主站连接。所述的无线扩频网络包括电台主站和多个电台子站组成，所述的电台主站分别与多个电台子站连接。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点1)利用双网卡PLC将光纤环网与无线扩频网络“隔离”，从而从根本上消除两个环形网络发生“广播风暴”的可能。2)光纤环网和无线扩频网络可以在同一个IP网段工作，从而实现监控平台直接连接到扩频电台终端。3)成本低，维护简单，容易扩展，易于升级，由于利用主PLC硬件，因此，只需添置
3一块以太网模块，即可实现。4)安全可靠性高。主PLC与通过扩频网络电台主站与各个子站都是并联关系，任何一个子站或多个子站故障，不会影响整个系统稳定运行。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例1在通常的本地PLC网络中，PLC主站与各个子站共同接入同一个网络交换机，然后，经过光电转换，经厂区光纤环网进入厂中控室。在上述结构中，所有子站都直接挂接在厂主干网上，由于不存在两个环网的交叉， 因而，不会发生网络“广播风暴”。但是，一个数据帧或包被传输到本地网段(由广播域定义)上的每个节点就形成广播；由于网络拓扑的设计和连接问题，或其他原因导致广播在网段内大量复制，传播数据帧，导致网络性能下降，甚至网络瘫痪。这就发生所谓的广播风
恭ο对此，本实用新型提出如图1所示结构，一种光纤环网与无线扩频网络异构跨接装置，包括PLC主站1、网络交换机3、光电转换单元4、光纤环网2、PLC子站5、无线扩频网络6，所述的PLC主站1与网络交换机3连接，所述的网络交换机3通过光电转换单元4与光纤环网2连接，所述的网络交换机3与PLC子站5连接，所述的无线扩频网络6与PLC主站1连接。所述的PLC主站1采用双网卡PLC，其中一块网卡与网络交换机3连接，另外一块网卡与无线扩频网络4中的电台主站61连接。所述的无线扩频网络6包括电台主站61 和多个电台子站62组成，所述的电台主站61分别与多个电台子站62连接。这样设置可以在PLC控制系统中避免“广播风暴”的形成。实施例2本实用新型在上海闵行第二水厂二期排泥行车和三期排泥行车控制系统等项目得到应用。一、系统结构及控制思想闵行二水厂二期共有2组沉淀池，沉淀池全长100m，宽15m，每座沉淀池均安装1 台泵虹吸式排泥行车。由于沉淀池临近一期加药间PLC站，因此，运行工况由一期加药间 PLC (PLC名ΡΙΧ》负责监控，并在厂中控室一期化！^皿油平台上，嵌入二期沉淀池排泥行车的控制界面，提供当班操作员的操作接口界面，实现直接对三期沉淀池排泥行车进行实时远程监测、控制和设置等操作的完整功能。系统总体结构由以下几部分构成现场PLC选用美国Rockwell的小型PLC系统 MicroLogixl400、扩频通信网络选用美国DataLinc公司的FLC-8IOE扩频电台、厂集控室主监控平台排泥行车的控制工艺要求如下1.排泥行车控制模式
4[0028](1)现场控制-由操作员在现场电控箱上进行控制。(2)设备点动-由操作员在InTouch操作平台上点动操作吸泥机。(3) 一步化强制吸泥-由操作员在InTouch操作平台上按键，一步化完成整个吸泥过程，并使吸泥机停止在初始位置。(4)定时吸泥-由操作员在InTouch操作平台上设定定时时间，由PLC根据设定的时间，定时完成整个吸泥过程，并使吸泥机停止在初始位置。(5)自动吸泥-由PLC自动根据泥位仪的泥位信号完成整个吸泥过程，并使吸泥机停止在初始位置。2.排泥过程系统设定前段一个泵吸位置，排泥行车启动时在前段污泥区进行泵吸，长度为IOm 可调，然后在中间沉降区和末段清水区采用虹吸方式前行吸泥，到沉淀池后段，然后折返继续虹吸，直至初始位置，完成一次全程吸泥作业，约1. 5 2小时。由于采用FlexLogix小型PLC系统，所以，上述吸排泥控制流程均可灵活设定调节。二、PLC 选型本项目选用Rockwell最新推出的小型PLC系统=MicroLogix 1400。MicroLogixHOO (1766)系列代表了 A-B既有的小型控制器的最新设计思路，其与传统设计明显不同的是所有控制器内置10/100MbpS以太网网络，支持EtherNet/IP ；所有控制器内置IXD显示屏，可以显示许多内部变量；所有控制器增强了高速计数器和PTO功能，1400系列提升为40KHz 6 (高速计数器)+3(PTO)；所有控制器提升为宽温设计，-20到65摄氏度，同时提供12伏供电版本，更适合于RTU应用(1100系列现有产品，1400系列即将推出)；通讯功能超强，1100系列以太网+串口，1400系列以太网+双串口，支持多种以太网和串口协议；485网络连接只需一根低成本电缆1763-NC01，比前代电缆更方便，成本更低。MicroLogix 1400除了提供基本的KherNet/IP、联机编辑和内置LCD等功能外， 还提供增强功能(如更高的I/O计数、更快的高速计数器PTO以及增强的网络功能，利用具有背景光源的内置IXD可以设置Khernet网络配置、在用户可配置显示屏上显示浮点值、在启动时显示OEM标志，以及读或写数据表中的任何二进制、整数和Long类型文件元素。不带嵌入式模拟量的控制器具有32数字量1/0计数，而模拟量版本具有32教字1/0 和6模拟1/0。所有版本都可以使用多达七个17621/0模块进行扩展。三个嵌入式通讯端口提供更好的通讯功能。MicroLogix 1400提供一个隔离 RS232C/RS485 组合端口 ；一个非隔离 RS232C 端口 ；以及一个用于 10/100MbpsEtherNet/IP 点对点消息传送的RJ45端口。MicroLogix 1400 的优势通过多达7个扩展1/0模块(最多144个离散1/0)扩展应用功能；多达6个嵌入式IOOkHz高速计数器(在采用直流输入的控制器上)；2 个提供 Df l/DH485/Modbus RTU/DNP3/ASCII 协议支持的串行端口
5[0050] EtherNet端口提供点对点消息传送，Web服务器和电子邮件功能； 具有背景光源的内置LCD，可供用户查看控制器和I/0状态，为消息、位/整数监控
和操作提供简单的接口。三、扩频通信网络本系统主站与从站之间采用一对多的无线扩频通信方式。主、从站扩频电台选用美国DataLinc公司的产品FastLinc810E扩频电台。FastLinc 810E工业以太网调制解调器是一种采用2. 4GHz直扩技术的、高速的、安全的无线解决方案。hstLincSlOE调制解调器的典型传输距离为8公里(可视条件下，外接12dBi全向天线)；使用中继器或高增益天线可更远。接收灵敏度远高于商用 IEEE802. Ilb产品，该产品具有更远的户外通讯距离和更完美的室内覆盖面。FastLincSlO包括无线网桥模式用于与远程的工厂网络连接，接入点模式用于在工厂内建立无线通信热区，以及PLC、HMI、以太网I/O系统间的无线连接。可配置其为无线网桥中继器模式，以扩大通讯范围，克服视距内的障碍。技术规范(1)工作频率:2. 412-2. 462GHz (无须分配专用的频点资源)(2)发射机通讯距离8公里(视距)，使用12dBi天线输出功率200mW(+23dBm)调制方式CCK，DQPSK或 DBPSK ；扩频技术直序扩频；信道数11;工作带宽22MHz。(3)接收机灵敏度llMbps/-89dBm ；5. 5Mbps/_91dBm ；2Mbps/_93dBm ；lMbps/-94dBm。(4) RF数据传输数据加密TOP+(64或128位):RF数据传输率1，2，5. 5或IlMbps(5)工作模式无线网桥、无线网桥中继、无线接入点、站点适配器。(6)数据接口接口 IOBase-T或100Base-T (自适应)数据吞吐量:800Kbps到6Mbps (取决于 RF链接质量)。(J)诊断Web (HTML) RF统计，SNMP MIB支持，6个指示灯(电源、接入点模式，RF接收，RF发送，LAN 连接，100/10Base-T)。(8)外接天线类型5dBi全向天线，12dBi全向天线，6dBi八木天线，14dBi八木天线，19i dB平板天线。(9) RF 接头2个反螺纹SMA (分集接收天线)。
6[0079](10)电源12VDC (使用220VAC/12VDC墙挂式电源转换器)(11)工作环境标准温度0-50°C；湿度0-95%非凝结。(12)封装标准=NEMA1，18 口径钢，4. 25”χ1· 7”χ7· 2” (含安装脚)；安装有水平或垂直安装脚，可选DIN导轨夹。(13)重量2. 0 磅(0. 908Kg)。现场组网现场扩频电台安装在沉淀池排泥行车上，随行车移动，天线为TQJ-MOOB SdB全向天线。主站扩频电台安装在厂集控室顶，天线为TQJ-MOOA 12dB全向天线。四、故障处理系统实时监测吸泥机的控制过程，当遇到下列控制错误，系统发出故障报警，操作员可以按“紧急停车”键，停止吸泥，检查设备(1)吸泥机正向启动失败；(2)吸泥机反向启动失败；(3)吸泥机真空形成失败；(4)吸泥机真空泵全开失败；(5)扩频通信异常。4.系统参数设定(1)前段泵吸位置设定；(2)后段泵吸位置设定；(3)定时吸泥时间设定；(4)定时开/关灯时间设定；(预留)五、上位机数据显示二期沉淀池排泥行车实时工况参数通过扩频网络传送到厂中控室一期InTouch 工控平台，监控平台上的操作功能与一期排泥行车完全一致，操作员可以按照既定的模式和步骤，对三期1# 4#排泥行车进行远程监视和遥控。
权利要求1.一种光纤环网与无线扩频网络异构跨接装置，其特征在于，包括PLC主站、网络交换机、光电转换单元、光纤环网、PLC子站、无线扩频网络，所述的PLC主站与网络交换机连接， 所述的网络交换机通过光电转换单元与光纤环网连接，所述的网络交换机与PLC子站连接，所述的无线扩频网络与PLC主站连接。
2.根据权利要求1所述的一种光纤环网与无线扩频网络异构跨接装置，其特征在于， 所述的PLC主站采用双网卡PLC，其中一块网卡与网络交换机连接，另外一块网卡与无线扩频网络中的电台主站连接。
3.根据权利要求1所述的一种光纤环网与无线扩频网络异构跨接装置，其特征在于， 所述的无线扩频网络包括电台主站和多个电台子站组成，所述的电台主站分别与多个电台子站连接。
专利摘要本实用新型涉及一种光纤环网与无线扩频网络异构跨接装置，包括PLC主站、网络交换机、光电转换单元、光纤环网、PLC子站、无线扩频网络，所述的PLC主站与网络交换机连接，所述的网络交换机通过光电转换单元与光纤环网连接，所述的网络交换机与PLC子站连接，所述的无线扩频网络与PLC主站连接。与现有技术相比，本实用新型具有成本低、维护简单、容易扩展、易于升级、安全可靠性高等优点。
文档编号H04L12/66GK202077055SQ20112004572
公开日2011年12月14日 申请日期2011年2月23日 优先权日2011年2月23日
发明者彭晓晖, 程宇宏 申请人:上海远动科技有限公司