控制网

                  
  蔡中兴 男，毕业于淡江大学电机学系，现任摩莎国际贸易（上海）有限公司工业无线（IW）产品经理。

    项目介绍

    沙钢集团是江苏省重点企业集团、国家特大型工业企业，全国最大的民营钢铁企业。目前沙钢集团拥有总资产1300亿元，职工35000余名。年生产能力炼铁2700万吨、炼钢3100万吨、轧材3000万吨。在09年公布的中国企业500强中名列第35位，中国制造业500强中名列第11位，全国民企中名列第1位，并成功跻身世界500强，也是国内唯一一家上榜的民营企业。

    沙钢集团有热卷板坯库、宽厚板项目中间库/成品库、热处理项目成品库等等数十个库区；而每个库区中又使用较多的行车（桥式起重机）对库区内货物进行搬运。因此库区发货房需要与行车操控室进行通讯，如下达作业指令到每个行车的操控室等。

    早期的实现方式是通过有线将发货房主机与行车操控室主机建立通讯连接，但由于行车为移动设备，因此对线缆产生很大的磨损从而产生了较高的维护费用。同时线路磨损存在很大的安全隐患。因此经过论证决定采用无线通讯的方式来实现发货房与行车操控室的通讯。

    系统需求

    移动性

    由于行车具有移动性，因此必须采用无线传输的方式，并且保证在行车移动的范围内无线通讯稳定可靠。

    抗干扰性

    库区范围大，且电磁干扰大，无线通讯产品能确保很好的抗干扰性并且可以保证至少500m以上的可靠通讯。

    可靠性

    考虑到该系统无线网络将有大量的实时数据在网络上传递，其网络可靠性直接影响到发货房与行车控制室的实时通讯，所以任何网络的单点失败都可能对钢厂造成损失。所以整个无线网络的拓扑设计、设备配置、协议支持都必须充分体现出对高可靠性的支持。

    网络性能

    确保无线网络的信道具有高吞吐量；确保无线AP所建立的无线链路具有高带宽。

    兼容性

    要求能保证现有普通Wi-Fi终端平滑接入，支持802.11a、802.11b、802.11g；要求设备接口均采用标准接口。

    可扩展性

    网络规模在满足当前需求的情况下，还应具有一定的扩展空间；设备软件应支持在线升级，适应网络技术发展需要。

    QoS

    现有的设备支持基于策略的多层次的QoS保证措施，保证无线链路优先处理重要等级高的网络应用。

    投资保护

    系统设计采用成熟的网络通信技术，按照国际标准和工业界标准建立一个独立于应用，长期稳定和可靠，具有灵活性的开放系统，并能以较好的性能价格比实现与现有系统互连和向将来技术升级。

    可管理性和可维护性

    该系统无线网络应当具备可管理性和可 维护性，用户能够方便本地和远程管理和维护该无线网络系统；能够快速查找出网络故障所在，防止由于网络故障时间过长而导致的业务损失。
   
    开放性和先进性

    系统具有开放性，意味着遵循一个大多数网络系统所共同遵循的标准，钢厂无线网络应具备与其它系统和网络互操作和互联的能力。

    安全性

    （1）网络系统具备多种可选安全机制，以适应不同应用情况下的需求；

    （2）具有安全的管理登录方式；

    （3）支持多SSID和多Vlan划分；

    （4）支持SSID隐藏功能；

    （5）支持802.1X端口访问控制机制、支持最新无线安全标准802.11i；

    （6）Access control 和包过滤功能；

    （7）支持RTP/RSTP能有效地预防由于广播风暴而引起整个网络瘫痪。

    快速漫游

    产品必须具备快速漫游切换功能，以确保行车行驶过程中可以及时切换不同AP，确保数据传输可靠性。
   
    工业级设计

    产品必须具备可靠的工业等级需求，如能在恶劣的环境下工作（如高低温以及抗震动等）。

    Moxa解决方案

    此次沙钢的无线通讯系统共涉及炼钢板坯库、热板卷项目成品库、宽厚板项目原料板坯库、宽厚板项目中间库、宽厚板项目成品库、热处理项目原料钢板库、热处理项目成品库等7个库区，均需对库区内的行车进行无线监控。

    系统配置图

    经过前期的产品论证和测试，最终客户采用了Moxa AWK-3121搭建了整个库区的无线通讯系统。如图1所示，首先，把库区内每辆行车操控室内的工控机连接到Moxa AWK-3121上，AWK-3121作为Client端通过馈线将天线外延至行车操控室外。然后，在库区每个垮的中央位置安置一台AWK-3121，设置为AP模式，通过有线将每个垮中央安置的AWK-3121连接到发货房。这样，行车操控室内的AWK-3121可通过无线链路与垮中央的AWK-3121建立连接，从而实现发货房与每辆行车操控室建立实时通讯。
                   
                                         图1  系统设置图
    AWK-3121是一款工业等级的无线产品，支持Moxa独有的Turbo Roaming?快速漫游切换技术，能够在50ms内实现指定条件下的AP漫游切换，保证了通讯数据的持续可靠性。除此之外，AWK-3121支持10KM长距离通讯，减少了库区内AP Seve r的安置数量，为客户节省大量的购置成本。AWK-3121独特的工业等级设计也完全符合工业现场的需求。AWK-3121通过诸多工业级认证，如UL/cUL Class IDiv. 2，ATEX Class I Zone 2，EN50155，EN50121-1/-4和Directive 72/245/EEC等；其宽温型号还可在-40℃~75℃的环境中稳定运行。

    应用效果

    此项目现已改造完成，并达到了提高工作效率和提升产能的目标，无线网络从调试开始到现在一直表现得相当稳定，是此项目取得成功的关键。通过此项目证明了Moxa无线网络通讯可靠，应用在钢厂行车同发货房的实时通信系统中能够充分地发挥它的优势，性价比很高。带给沙钢的好处如下：

    （1）Moxa的无线产品，兼容性好，结构紧凑，空间最小化。

    （2）Moxa无线产品安装简单方便，免除了硬线连接所需的排线施工和校验的工作，大幅度地降低了现场施工工作量，最大限度地缩短现场改造周期。

    （ 3 ） 扩展容易。将来要想增加行车，只需要在行车上增加一台Moxa的无线产品即可。

    （ 4 ） 辅助发货房现场监测人员工作，及时发现和排除故障，有利于钢厂行车实现自动化和智能化。

    摘自《自动化博览》2010年第九期