光纖通訊技術(shù)在堆取料機上的應(yīng)用

趙鋒+馮振明

摘 要：堆取料機與輸煤集控室之間采用光纖通訊，徹底打破了傳統(tǒng)的通訊方式，在通訊上屬于質(zhì)的飛躍，同時，為智能化料場建設(shè)創(chuàng)造了良好的條件。

關(guān)鍵詞：光纖；通訊；PLC

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.119

1 引言

目前，電廠的輸煤系統(tǒng)正從傳統(tǒng)意義上的控制向全數(shù)字化管理方式轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)粗放化管理向精細(xì)化智能化控制、從傳統(tǒng)管控方式向工業(yè)4.0和互聯(lián)網(wǎng)+跨越。堆取料機作為輸煤系統(tǒng)的一個重要的管控節(jié)點[1]，與輸煤集控室之間必然存在著大量的信息交換，因此，必須選取一種合適的、可靠的通訊介質(zhì)，作為雙方信息交換的橋梁。隨著通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，光纖通訊技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制成為可能。

2 光纖通訊技術(shù)

2.1 光纖通訊原理

光纖通訊（Optical fiber communication）也稱光纖通信，以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式[2]。是一種利用光與光纖（Optical fiber）傳遞資訊的方式，屬于有線通信的一種。從原理上看，構(gòu)成光纖通信的基本物質(zhì)要素是光纖、光源和光檢測器。其原理是在發(fā)送端首先要把傳送的信息變成電信號，然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，使光的強度隨電信號的幅度（頻率）變化而變化，并通過光纖發(fā)送出去；在接收端，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息。

2.2 與其他通訊方式比較

堆取料機與輸煤集控室之間的通訊根據(jù)不同年代大致分為三種方式：銅芯雙絞線方式、無線通訊方式、光纖通訊方式。

（1）銅芯雙絞線方式。20世紀(jì)60年代、70年代，國內(nèi)堆取料機誕生以來就一直采用控制電纜卷盤銅芯雙絞線的方式。由于電纜卷盤的限制，電纜的芯數(shù)一般為16芯、24芯，最多做到32芯。這種方式只能傳遞接點信號，實現(xiàn)與地面皮帶機之間簡單的啟、停等連鎖。其優(yōu)點是信號可靠，但是數(shù)量有限，最大的缺點是電纜來回拖動容易折斷，造成停機故障和維護工作量。

（2）無線通訊方式。到了20世紀(jì)80年代、90年代，無線通訊技術(shù)的發(fā)展廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。一些堆取料機用戶開始使用無線通訊電臺替換控制電纜卷盤。另外，將無線通訊電臺接入可編程序控制器（PLC）的RS232接口或TCP/IP接口，實現(xiàn)了雙方數(shù)據(jù)的交換，信息量大幅度提升。不過，由于無線通訊受到通訊距離、建筑物遮擋、電磁干擾等原因，并沒有得到普遍推廣。但是，隨著科技的進步，無線技術(shù)仍具有潛在的發(fā)展前景。

（3）光纖通訊方式。2000年以后，國內(nèi)堆取料機發(fā)展到了一個新的階段，智能化成為發(fā)展主流。同時，伴隨著光纖通訊產(chǎn)業(yè)的壯大并形成規(guī)模，并成功的應(yīng)用到堆取料機上，解決了所有的通訊障礙。不僅可以傳輸大量數(shù)據(jù)信號，而且也可以傳輸視頻信號，而且不受電磁干擾（EMI），為堆取料機智能建造提供了良好的條件。

2.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

在國外，美國、日本、西歐、俄羅斯等工業(yè)技術(shù)發(fā)達國家，光纖通訊技術(shù)在堆取料機上的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，信息完全依靠光纖載體獲得。國內(nèi)的堆取料機正處于從單一的PLC控制系統(tǒng)逐步向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓展時期，最終將會發(fā)展成為全數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)集成自動控制系統(tǒng)[3]。2000年以后，光纖通訊產(chǎn)業(yè)得到了迅速發(fā)展，至今仍然不斷的大幅成長中，正逐漸縮短與發(fā)達國家之間的差距。

3 光纖通訊技術(shù)在堆取料機上的應(yīng)用

3.1 堆取料機采用光纖通訊的優(yōu)越性

與傳統(tǒng)控制方式相比，具有無可比擬的優(yōu)勢：

（1）具有較高的性能價格比，系統(tǒng)綜合成本大幅度減少。

—導(dǎo)線、連接附件的大幅度減少。

—設(shè)計、安裝、調(diào)試、維護費用大幅度的減少，維護和改造停工時間減少60%～80%。

（2）系統(tǒng)性能大幅度提高，使控制系統(tǒng)的檔次跨越了一個臺階。

—采用數(shù)字信號通訊，有效提高了系統(tǒng)的測量和控制精度。

—輸煤集控中心可以獲取更多的設(shè)備信息，更好的滿足控制系統(tǒng)信息集成的要求。

—可靠的數(shù)據(jù)傳輸，快速的數(shù)據(jù)響應(yīng)，強大的抗干擾能力。

3.2 堆取料機光纖通訊系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

3.2.1 光纖通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

輸煤集控室與堆取料機采用光纖通訊，采用TCP/IP通訊方式進行數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

3.2.2 功能實現(xiàn)說明

（1）根據(jù)傳輸距離通常選擇多模光纖（芯徑62.5/125?m），或者單模光纖（芯徑9/125?m）。

（2）根據(jù)傳輸信息的種類，通常分為PLC數(shù)據(jù)信號和視頻信號，選擇光纜線芯，一般采用6芯、12芯光纖電纜。

（3）選擇合適的光纖端子（SC）、交換機、光端機、光纖跳線等附件。

4 結(jié)束語

此項目完成后使堆取料機又多了一種先進、可靠、穩(wěn)定的通訊方式。光纖通訊技術(shù)成功的應(yīng)用到堆取料機上是一種技術(shù)上的突破，使在同行業(yè)中處于技術(shù)領(lǐng)先地位，極大提高了產(chǎn)品在國內(nèi)外市場中的競爭力。光纖通訊技術(shù)在堆取料機上的應(yīng)用，也是先進技術(shù)的普及和推廣過程。該項技術(shù)不僅在同類的產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用，同時在起重運輸事業(yè)的發(fā)展中，也起到了良好的推動作用。

參考文獻：

[1]邵明亮.斗輪堆取料機[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[2]袁建國.光纖通信技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.

[3]邢大成.可編程序控制器原理及應(yīng)用[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2015.

作者簡介：趙鋒（1976-），女，高級工程師，主要從事電氣自動化系統(tǒng)工程設(shè)計與研究工作。endprint