一种天车数据采集系统在河钢唐钢的应用

一种天车数据采集系统在河钢唐钢的应用
摘要：本文主要论述了一种数据采集系统，尤其涉及一种天车数据采集系统，属于天车物流管理技术领域
关键词：数据采集系统、天车物流、技术领域
1背景技术
目前天车的运行数据如位置、重量、动作等数据采集到地面服务器上一般采用无线数传器的方式，在天车上安装发射器，在地面站安装接收器，通过RS232或RS485进行通讯，存在数据传输慢、数据量小，易受干扰等缺点，不适应实时系统或管理系统对数据大量、快速的要求。

2关键技术
采用无线wifi组建数据传输网络，区域内设置多个无线AP，充分覆盖工作区域，各个天车上安装的无线AP与地面上AP自动连接，组成局域网。

无线AP采用5GHz频率，在提高抗干扰性的同时增加了数据传输速率，使系统的实时性和稳定性得到保证。

3主要内容
无线AP介绍（Rocket M5）：采用5GHZ频段可在全球范围内免费使用，提供各种频谱用于远距离链路。

Rocket 机盒专为承受恶劣环境而设计，且适配于airMAX天线内置的Rocket 安装架。

内嵌WEB页面管理软件airOS?，airOS? 是一种直观、多功能、高度发达的Ubiquiti 固件技术。

其界面非常直观，无需培训即可操作。

用户界面的背后是功能强大的固件结构，它可以实现高性能室外多点联网。

一种天车数据采集系统，包括主干交换机、1个以上固定无线AP、采集服务器、车载无线终端、1个以上天车；固定无线AP 安装在厂区内，数量和位置根据厂区状况和无线AP 的覆盖距离设定；各个天车上设有车载无线终端，各车载无线终端与各固定无线AP 无线连接；主干交换机布置在地面通信站内，用于连接各固定无线AP；主干交换机经以太网与安装在机房内的采集服务器连接。

各天车经15G wifi（应为5G wifi）局域网连接各固定无线AP；各固定无线AP 采用5GHz频率（应为光纤）与主干交换机连接；主干交换机经以太网和采集服务器连接。

采用上述技术方案所取得的技术效果在于：本实用新型采用无线wifi网络，具有稳定可靠、数据吞吐量大的优点。

4附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是次数据采集系统的结构示意图；
其中：1、主干交换机， 2、固定无线AP， 3、采集服务器，4、车载无线终端，5、天车。

5具体实施方式
如图1所示，一种天车数据采集系统，包括主干交换机1、1个以上固定无线AP 2、采集服务器3、车载无线终端4、1个以上天车5；固定无线AP 2安装在厂区内，数量和位置根据厂区状况和无线AP 2的覆盖距离设定；各个天车5上设有车载无线终端4，各车载无线终端4与各固定无线AP 2无线连接；主干交换机1布置在地面通信站内，用于连接各固定无线AP 2；主干交换机1经以太网与安装在机房内的采集服务器3连接。

各天车5经15G wifi（应为5G wifi）局域网连接各固定无线AP 2；各固定无
线AP 2采用5GHz频率（应为光纤）与主干交换机1连接；主干交换机1经以太
网和采集服务器3连接。

无线wifi组建数据传输网络，区域内设置多个固定无线AP，充分覆盖工作区域。

各个天车上作为终端接入，组成局域网。

在提高抗干扰性的同时增加了数据
传输速率，使系统的实时性和稳定性得到保证，满足天车物流管理系统大数据量、高可靠性的要求。

6天车PLC程序总体要求
为满足炼钢智能生产调度管理系统要求，天车PLC程序应满足如下要求：1、
正确记录天车每次起吊、放吊、兑物等动作。

2、记录天车每次动作时间。

3、记
录天车每次动作后的稳定物重。

4、正确采集天车瞬时物重。

5、正确采集地检、
车检的地址数据。

6、与软件完成时间效准。

7、完成与服务器相关数据读写交互。

7程序说明
本程序用于炼钢智能生产调度管理系统天车PLC中。

主要功能如下：采集天
车X轴、Y轴地址；采集天车物重信号和计算；起吊、放吊、兑物判断和数据缓存；时间校准。

8系统网络通信方案
8系统总体网络拓扑结构
系统总体网络拓扑结构图如下图所示：
（1）各子系统中控PLC和各子系统PC终端、厂级辅助调度子系统PC终端、系统应用服务器、系统数据中心都接入车间内部以太网总线。

（2）系统Wifi无线网络的无线基站采用西门子SCALANCE W788，无线客户
端采用西门子SCALANCE W744和PDA，防护等级均达到IP65。

（3）无线基站通过光纤接入车间内部以太网总线，现场的PDA作为无线客
户端通过无线基站跟系统数据中心交换数据。

（4）天车车上PLC通过车上安装的无线客户端西门子SCALANCE W744接入
现场WIFI无线网络，并将天车车上PLC数据通过车间内部以太网总线上传到系统厂级辅助调度子系统，再由厂级辅助调度子系统上传至系统数据中心。

9系统WIFI网络覆盖方案
无线网覆盖，可以分为两大区域：天车区域和地上工作区域。

总体思路为，
保证重点工作区域的无线网稳定，兼顾做到全场无线网覆盖。

现场环境概况：1、现场各设备铁粉很多，而且设备上容易堆积铁粉。

2、有些天车是遥控的，车上
没有驾驶员。

如：加料跨的废钢天车。

3、相邻跨区之间天车轨道标高相差很大。

4、工厂为全钢结构，必须考虑其屏蔽影响。

5、现场LF精炼炉对信号干扰严重。

在其主要工作范围可考虑先用适当的通
信频段。

6、地面有很多大体积的钢结构设备，要考虑其对信号的干扰。

10信号传输在特殊地域情况
在炼钢区域钢水跨有3座LF精炼炉，其生产时对信号的干扰特别严重，采用
以下几点增加信号的稳定性；1、在此区域慎重选择AP站的通信频段，尽量与其
主要干扰波段岔开。

2、加装AP基站，选择大功率的AP站型号，增强信号功率。

3、在此区域安装点对点通讯天线，保证天车与调度室的通讯。

11组网注意事项
1、每个AP站的理想覆盖半径为50m。

2、AP站与客户端之间最好是没有金
属障碍物阻隔。

3、每个AP站走有线的通信可靠性比走桥接好。

4、为避免干扰
相邻的两个W788的最好采用不同的通讯频道。

例如6和8交替使用。

5、W788
的最佳传输速率为5M/S，速率过大会影响信号的强度。

6、每个W788支持13个通讯频道，但是手持设备（PDA）只支持1~11频道。

7、铁粉对无线网络的影响
巨大。

8、AP基站与客户端W744的安装尽量远离驾驶室（变频器），天车滑线。

9、在信号不稳定或特别重要的工作区域可选择加装AP基站或其他方式加强信号。

12实施效果
通过在唐钢长材部炼钢区域安装实施，以此为基础建立了钢区天车物流系统
和调度指挥系统，系统运行稳定可靠，反应灵敏，为长材部钢区生产提供了强有
力的数据支撑。

参考文献:
[1]吴企渊编著计算机网络北京清华大学出版社
[2]刘豹主编现代控制理论北京：机械工业出版社 ISBN 7-111-03103-2
[3]S7-300和S7-400的梯形图（LAD）编程参考手册
[4]SIMATIC_S7_STEP7_V5.0使用入门手册。