基于多种通讯模式下的单一网络数据传输研究

张岩

摘 要：秦皇岛港煤五期工程移动式装卸机械的控制系统和数据传输系统，存在多种网络通讯模式，原来由不同光纤链路进行通讯。常年使用之后，出现了光纤全部断裂或单边通讯的情况。由于采用了不同的通讯，因此需设置多套无线通讯装置来恢复通讯，不但造成信号叠加影响通讯效果，也带来的设备投入费的增加。我们通过研究可行性方案、搜寻适用设备、安装调试，将多种通讯模式下的数据传输合并到单一网络中，不但减少了无线通讯设备，节约了固定资产投资成本，而且提高了网络通讯的效果，降低的设备故障几率。

关键词：移动式装卸机械；多种通讯模式；无线通讯

1 立项背景

秦皇岛港煤五期工程移动式装卸机械的控制系统和数据传输系统，存在多种网络通讯模式，原来由不同光纤链路进行通讯。我们以其中的一种移动式取料机为例：取料机系统有两种网络通讯模式，一种是PLC控制网系统的工业以太网，一种是取料机皮带秤系统数据传输用的RS485网络通讯。原来这两种通讯网络均采用光纤通讯模式，经由附着在动力电缆系统的光缆，链接至煤五期中央控制室中各自的网络服务器上。

下图原有的取料机皮带称系统与中控皮带秤服务器之间的通讯示意图：

2 总体思路

为了实现数据的定向传送，我们使用通讯转换模块将皮带秤的RS485通讯转换为以太网通讯传递到中央控制室的以太网服务器，再由通讯转换模块再次转化为RS485通讯数据，传递至中央控制室的皮带秤数据服务器，这样由通讯模块之间的定向发送和接受，降低了转换中的数据损耗。通过这样网络结构设置，我们就实现多种网络模式的合并化数据传输。由于通讯数据是在同一通道内的定向收发，并再次转换发送只原有服务器，这样就不容易发生数据接受不稳或服务器死循环的故障。

下图为取料机光纤中断后，采用PLC控制网无线通讯设备的皮带称系统与中控皮带秤服务器之间的通讯示意图：

由此我们还演化出：如果取料机的光缆因为其他原因造成部分光纤中断导致PLC控制网络或皮带秤RS485通讯网络不通时，我们可以利用未中断的光纤首先调通PLC控制网络，在增加转换设备将皮带秤通讯转接到PLC的以太网上，实现数据传递，其网络通讯示意图如下：

通过这样的方式，我们将至少节省出一整套的无线通讯设备，并简化了设备的安装，同时降低了设备投入费用和故障几率。

3 具体实施方案

3.1首先选取一套串口转换器，以便将皮带秤使用的RS485通讯转换为以太网通讯。经过筛选后，我们最终选择了MOXA网络转换器NPORT5150。

3.2分别在取料机皮带秤主机一端和中控皮带秤服务器一端各安装一台网络转换器，并设置好主从站，并选取了RS485四线制通讯模式，同时设置好其他参数。经过反复测试，我们发现通讯速率设置在9600的情况下，通讯效果最为稳定。以R10-2取料机为例，我们将取料机皮带秤的网络转换器设置为从站，将中控皮带秤服务器的网络转换器设置为主站。这样中控的主站便可实时由取料机的从站索取皮带秤的数据了。

3.3在调试的过程中，我们发现：如果仅在取料机一端设置网络转换器，不在中控一端设置网络装换器将数据恢复为RS485通讯传入皮带秤的主服务器，而是由终端的控制网服务器直接读取取料机的皮带秤数据的状态下，如果控制网发生网络中断或闪断的情况，作为读取数据终端的控制网服务器便会不断的发出索取取料机皮带秤数据的信息，而对应取料机的皮带秤数据信息始终不能发送到以太网的主服务器，进而造成控制网发生死循环，影响控制网正常的数据通讯。因此，我们必须在皮带秤网络的两端同时设置好网络转换器，实现各种的定向收发，从而使皮带秤网络和控制网络既统一有相互独立，不会产生干扰。

4 创新点及技术关键

创新点：将皮带秤通讯所使用的RS485通讯通过串口转换器转换，借用工业以太网通道，传递皮带秤数据。同时又能够确保数据实时精确，并且不会对控制系统的以太网产生不利的影响。

技术关键：需要调试适合的以太网通讯速率；同时安装发送和接受设备，避免RS485通讯和以太网通讯产生干扰，造成皮带秤服务器的死循环。