无线以太网技术在铝挤压机后部处理生产线上的应用

杨 涛，周志远，杨 建

(中国重型机械研究院有限公司，陕西 西安 710032)

0 前言

近年来我国高铁、轻轨、地铁等大量开工建设，促进了市场对铝型材的进一步需求。铝挤压机后部处理设备是生产铝型材的重要设备，主要用于牵引、淬火、冷却、拉伸矫直、切割各类挤出的铝合金型材。铝挤压机挤出型材后，经牵引机的长距离牵引进入出料辊道。经冷床冷却，传输至过桥由拉伸机拉伸矫直。针对牵引机和拉伸机行走距离长、不易布线的特点，本文采用无线以太网通讯技术来解决移动分布站的通讯问题。

1 硬件结构及系统组成

1.1 无线以太网硬件组成

后部处理生产线设备分散、控制点较多、程序量大任务繁重，控制系统PLC选用美国AB公司的CompactLogix系列PLC，其运算速度快，内存大，具备多任务处理和简单运动控制等功能。选用1.5M内存的CPU 1769－L35E，拥有一个EtherNet/IP端口和一个RS 232串行端口。通过EtherNet/IP端口，可支持30个本地I/O模块的控制，并可作为网络服务器发布诊断和状态信息。主副牵引机等分布站选用1734系列POINT I/O，其体积小巧、配置灵活、成本低廉，且具有完善的诊断功能和可配置特性，在网络的任何位置都可以通过EtherNet/IP访问。无线通信选用MOXA公司的AWK－3121系列模块。AWK－3121模块安装方便，具备宽温操作、IP30防护等级以及LED工作故障指示，适合于工业无线应用。其协议族802.11a/g支持高达54M bps的数据通信速率，具有64位和128位 WEP(Wired Equivalent Privacy)，可通过TFTP或HTTP访问模块或升级其Firmware。

1.2 无线以太网系统结构

由于主副牵引机和尾架设备运动行程长达60m，且牵引机在高速放料时时速为3m/s以上，依靠传统的拖链布线控制分布站设备，既昂贵又不实用，本文采用无线网络技术。牵引机和尾架设备上的分布站通过EtherNet/IP适配器模块1734－AENT与无线通信模块AWK－3121连接，作为Client从站的AWK－3121。通信模块把采集到分布站的信息以无线电波的形式发送给主站上的AP。作为AP的AWK－3121通过以太网交换机把收到的信息传送给CPU，同时又把CPU处理更新后的数据发送给Client从站。其网络结构图如图1所示。

图1 无线以太网系统网络结构Fig.1 Network structure of wireless Ethernet

主副牵引机变频器通过工业以太网接入网络，根据无线网络传输的分布站设备位置、状态信息来控制主副牵引机设备。三个AB HMI触摸屏可调节变频器的参数，显示变频器工作状态，并对分布站设备进行时实监控。

1.3 无线以太网系统规划

在系统组网时，为分布站模块和无线通信模块规定不同的IP地址，所有的模块地址必须和CPU的地址在同一网段内。无线AP通过传统网线方式与局域网联结，并发射无线网络信号。带有无线网卡的笔记本可接受无线AP发出的无线网络信号，如想要笔记本接入网络访问CPU或任何在网络上的其他从站，也需分配一个该网段的不同IP地址。通过无线网络在线监控或修改程序，彻底摆脱了传统的电缆连接的束缚。

对于1769 CompactLogix PLC来说，内置的EtherNet/IP端口允许通过的最大连接数为32个，因此在分布站组态规划时，可将数字量I/O模块统一选择为机架优化方式通讯。一个机架优化连接能将控制器和机架上所有的数字量I/O模块连接合并使用，且只占用端口的一个连接。

1.4 无线网络的设置

MOXA AWK-3121模块默认的初始地址是:192.168.127.253，通过IE浏览器访问登陆。如果是首次登陆，输入MOXA默认的用户名和密码，进入参数配置界面，如图2所示。

图2MOXA参数界面Fig.2 Interface of MOXA parameters

参数配置界面左边是树形目录，可以查看或配置此通讯模块的相关参数信息。在概览界面可以查看模块的一些基本信息，如设备名称、设备在线时间、硬件版本等信息。在基本设置页面里，可以设置模块IP地址、子网掩码、网关等参数。在无线设置页面里，可以确定系统模式和信道及Rf Type等参数。高级无线设置页面如图3所示。

图3 高级无线设置页面Fig.3 Page of advanced wireless settings

传输速率设为自动，由通信模块根据情况自动进行速率调节。传输功率选择100%最大输出功率。AWK－3121无线通信模块信号传输距离范围为500～10000米，对于挤压机后部处理生产线来讲，设备的最大通信距离在100米左右，因此传输距离选择最小值500米，并取消信号增强功能 (Transmission Enhancement)。

2 应用情况

无线以太网 (WLAN)技术起源于1971年，是用无线电波方式传输信息的无线局域网络，它是有线以太网 (LAN)的无线扩展，具备协议标准化、小型灵活、低成本、抗干扰性强、高带宽、数据传输率高的优势。铝挤压机后部处理设备应用无线以太网技术后，扩大了设备的控制范围和距离，长达10公里的数据传输足以满足一般工厂内的无线监控。经过两年多的现场应用来看，使用效果良好。

3 结束语

无线以太网技术应用在铝挤压机后部处理生产线上，解决了长行程设备布线难的问题。应用无线以太网技术不仅节省了大量电线、电缆，降低了系统的安装难度，减少了硬件投资，而且其组网方便灵活，新增设备入网方便快捷，便于以后的系统扩容。设备维护人员可以用带有无线网卡的电脑在工厂的任意位置访问网络，监控维护设备，十分便捷。

［1］ ControlLogix用户手册 ［Z］．罗克韦尔自动化公司 ，2006．

［2］ Moxa AirWorks AWK － 3121 User's Manual，Third Edition［Z］．摩莎MOXA，2009．

［3］ Logix5000控制系统的EtherNet/IP模块用户手册［Z］．罗克韦尔自动化公司，2005．