光纤通讯技术在堆取料机上的应用

赵锋+冯振明

摘 要：堆取料机与输煤集控室之间采用光纤通讯，彻底打破了传统的通讯方式，在通讯上属于质的飞跃，同时，为智能化料场建设创造了良好的条件。

关键词：光纤；通讯；PLC

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

1 引言

目前，电厂的输煤系统正从传统意义上的控制向全数字化管理方式转型，实现粗放化管理向精细化智能化控制、从传统管控方式向工业4.0和互联网+跨越。堆取料机作为输煤系统的一个重要的管控节点[1]，与输煤集控室之间必然存在着大量的信息交换，因此，必须选取一种合适的、可靠的通讯介质，作为双方信息交换的桥梁。随着通信、网络技术的发展，光纤通讯技术应用到工业网络控制成为可能。

2 光纤通讯技术

2.1 光纤通讯原理

光纤通讯（Optical fiber communication）也称光纤通信，以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式[2]。是一种利用光与光纤（Optical fiber）传递资讯的方式，属于有线通信的一种。从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。其原理是在发送端首先要把传送的信息变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度（频率）变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。

2.2 与其他通讯方式比较

堆取料机与输煤集控室之间的通讯根据不同年代大致分为三种方式：铜芯双绞线方式、无线通讯方式、光纤通讯方式。

（1）铜芯双绞线方式。20世纪60年代、70年代，国内堆取料机诞生以来就一直采用控制电缆卷盘铜芯双绞线的方式。由于电缆卷盘的限制，电缆的芯数一般为16芯、24芯，最多做到32芯。这种方式只能传递接点信号，实现与地面皮带机之间简单的启、停等连锁。其优点是信号可靠，但是数量有限，最大的缺点是电缆来回拖动容易折断，造成停机故障和维护工作量。

（2）无线通讯方式。到了20世纪80年代、90年代，无线通讯技术的发展广泛应用于工业生产中。一些堆取料机用户开始使用无线通讯电台替换控制电缆卷盘。另外，将无线通讯电台接入可编程序控制器（PLC）的RS232接口或TCP/IP接口，实现了双方数据的交换，信息量大幅度提升。不过，由于无线通讯受到通讯距离、建筑物遮挡、电磁干扰等原因，并没有得到普遍推广。但是，随着科技的进步，无线技术仍具有潜在的发展前景。

（3）光纤通讯方式。2000年以后，国内堆取料机发展到了一个新的阶段，智能化成为发展主流。同时，伴随着光纤通讯产业的壮大并形成规模，并成功的应用到堆取料机上，解决了所有的通讯障碍。不仅可以传输大量数据信号，而且也可以传输视频信号，而且不受电磁干扰（EMI），为堆取料机智能建造提供了良好的条件。

2.3 国内外发展现状

在国外，美国、日本、西欧、俄罗斯等工业技术发达国家，光纤通讯技术在堆取料机上的应用已经非常普遍，信息完全依靠光纤载体获得。国内的堆取料机正处于从单一的PLC控制系统逐步向网络系统拓展时期，最终将会发展成为全数字化网络集成自动控制系统[3]。2000年以后，光纤通讯产业得到了迅速发展，至今仍然不断的大幅成长中，正逐渐缩短与发达国家之间的差距。

3 光纤通讯技术在堆取料机上的应用

3.1 堆取料机采用光纤通讯的优越性

与传统控制方式相比，具有无可比拟的优势：

（1）具有较高的性能价格比，系统综合成本大幅度减少。

—导线、连接附件的大幅度减少。

—设计、安装、调试、维护费用大幅度的减少，维护和改造停工时间减少60%～80%。

（2）系统性能大幅度提高，使控制系统的档次跨越了一个台阶。

—采用数字信号通讯，有效提高了系统的测量和控制精度。

—输煤集控中心可以获取更多的设备信息，更好的满足控制系统信息集成的要求。

—可靠的数据传输，快速的数据响应，强大的抗干扰能力。

3.2 堆取料机光纤通讯系统功能的实现

3.2.1 光纤通讯系统结构图

输煤集控室与堆取料机采用光纤通讯，采用TCP/IP通讯方式进行数据交换。系统结构图如下：

3.2.2 功能实现说明

（1）根据传输距离通常选择多模光纤（芯径62.5/125?m），或者单模光纤（芯径9/125?m）。

（2）根据传输信息的种类，通常分为PLC数据信号和视频信号，选择光缆线芯，一般采用6芯、12芯光纤电缆。

（3）选择合适的光纤端子（SC）、交换机、光端机、光纤跳线等附件。

4 结束语

此项目完成后使堆取料机又多了一种先进、可靠、稳定的通讯方式。光纤通讯技术成功的应用到堆取料机上是一种技术上的突破，使在同行业中处于技术领先地位，极大提高了产品在国内外市场中的竞争力。光纤通讯技术在堆取料机上的应用，也是先进技术的普及和推广过程。该项技术不仅在同类的产品中得到广泛的应用，同时在起重运输事业的发展中，也起到了良好的推動作用。

参考文献：

[1]邵明亮.斗轮堆取料机[M].北京：化学工业出版社，2007.

[2]袁建国.光纤通信技术[M].北京：电子工业出版社，2014.

[3]邢大成.可编程序控制器原理及应用[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2015.

作者简介：赵锋（1976-），女，高级工程师，主要从事电气自动化系统工程设计与研究工作。endprint