——消除電纜線，護(hù)套管或拖鏈等安全隱患

引言：　　
　　眾所周知，起重機(jī)在現(xiàn)場工作時，安全性是相當(dāng)重要的，現(xiàn)代電子技術(shù)和通訊技術(shù)在起重機(jī)上的應(yīng)用，使得遠(yuǎn)程監(jiān)控以及無線控制技術(shù)在起重機(jī)行業(yè)上得以充份的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。特別是無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用能大大提高起重機(jī)工作時的安全系數(shù)，為安全施工提供有利條件，使得起重機(jī)復(fù)雜操作得以實(shí)現(xiàn)。 　　

起重機(jī)的“敏感”問題介紹： 　　
1、“敏感部位”的確定　　
　　影響起重機(jī)安全性的因素有很多，比如振動、駕駛員的誤操作、某些原件（例如電纜線，護(hù)套管或拖鏈等）因腐蝕而造成剛度不夠等等。故綜合考慮起重機(jī)的安全性能，合理采集起重機(jī)各個“敏感部位”的信號，是首先要考慮的實(shí)際問題。本文探討的是無線產(chǎn)品代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電纜線進(jìn)行定位的應(yīng)用。

　　
2、信號的傳輸與處理　　
　　起重機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，不易布置線路，另外復(fù)雜的信號連線還會給汽車起重機(jī)的維護(hù)造成困難，所以信號的無線連接是起重機(jī)的解決問題的很好的途徑。 目前藍(lán)牙技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都發(fā)展的較成熟，信號穩(wěn)定可靠。藍(lán)牙適配器之間可以達(dá)到100米的通訊距離，而工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)利用Modbus通訊協(xié)議可以達(dá)到幾公里的通訊距離，例如美國邦納公司的DX70/80 工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，2.4G通訊頻率最遠(yuǎn)可以達(dá)到3.2公里的通訊距離�！　�

起重機(jī)行進(jìn)中的定位問題：　　
　　隨著起重機(jī)在工作區(qū)往返運(yùn)動，電纜線持續(xù)地被彎折，這種情況導(dǎo)致產(chǎn)生了一個重要的維護(hù)問題。許多橋式起重機(jī)使用柔性電線護(hù)套管或拖鏈來減小因彎折而施加在電纜線上的應(yīng)力。有些則預(yù)先將電纜線纏繞幾圈以減少電纜彎折的幅度。盡管采取了這些改善措施，但是依然存在失效的風(fēng)險，最終還是需要更換電纜線。

(圖一，安裝于橋式起重機(jī)上的柔性電纜線）

　　

解決方案：利用無線通訊技術(shù)消除了對電纜線的需求 　　
　　在起重機(jī)設(shè)計和改造項(xiàng)目中越來越多地使用像邦納SureCross DX70和DX80那樣的無線I/O 設(shè)備。沒有了電纜線就直接減少了傳感器和編碼器的安裝成本以及對起重機(jī)的后續(xù)維護(hù)成本�！　�
　　有一個無線應(yīng)用是來自一家金屬卷材制造商。他們在倉庫地面利用無線操控一臺橋式起重機(jī)。起重機(jī)的位置由2個反射板式激光位移傳感器來獲取。一個測量X軸方向（即倉庫長度方向）的位置，另一個測量Y軸方向（即起重機(jī)的寬度方向）的位置。　　
　　每個反射板式激光位移傳感器輸出一個4-20 mA模擬量信號。該信號被連接到無線I/O設(shè)備的一個模擬量輸入端。無線設(shè)備每秒鐘對傳感器模擬量輸出信號采樣8次，獲取橋式起重機(jī)的位置。由于無線設(shè)備和兩個傳感器都安裝在移動的起重機(jī)上，所以只有很少量的電纜線被用來連接I/O信號，而且不會出現(xiàn)彎折的情況。

圖二：安裝于橋式起重機(jī)現(xiàn)場的DX70網(wǎng)關(guān)

　　
　　
　　實(shí)施過程中，無線設(shè)備傳送傳感器模擬量輸出信號至安裝于數(shù)顯板側(cè)并與之相連接的另一個無線設(shè)備。該設(shè)備有兩個模擬量輸出端連接到數(shù)顯板的輸入端，一個顯示橋式起重機(jī)的X軸位置，另一個顯示Y軸位置。 依靠數(shù)顯板上的讀數(shù)，操作員使用遙控器操縱起重機(jī)運(yùn)動到正確的位置，然后吊取或放置金屬卷材。

圖三：現(xiàn)場安裝DX70網(wǎng)關(guān)

　　除開關(guān)量和模擬量I/O之外，工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)亦可以經(jīng)由RS485 和RS232串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。這不僅允許無線網(wǎng)絡(luò)與許多不同類型的I/O設(shè)備相連，而且還可以與PLC和電腦相連。邦納公司的無線產(chǎn)品采用跳頻擴(kuò)頻（FHSS）和時分多路（TDMA）技術(shù)有效避免了來自其他無線設(shè)備的干擾。

　　
另外：使用無線I/O 設(shè)備在以下三方面節(jié)省了資金：
　　在控制系統(tǒng)安裝期間無需鋪設(shè)大量電纜線
　　因?yàn)闆]有電纜線損壞的潛在風(fēng)險，所以維護(hù)成本和系統(tǒng)停機(jī)可以大大減少
 可靠的位置信息經(jīng)由無線傳送可以降低碰撞的風(fēng)險。同時也減少了因更換受損部件而產(chǎn)生的費(fèi)用

　　
邦納Data Radio工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品介紹：

　　

 使用簡便，快速接插件連接
 無需復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)置
 通過DIP開關(guān)快速設(shè)置通訊波特率和奇偶校驗(yàn)位
 提供現(xiàn)場信號診斷功能，快速評判信號質(zhì)量
 2.4 GHz 工作頻率

　　

結(jié)束語 ：　　
　　使用無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠使起重機(jī)在實(shí)際工作中更加安全可靠，避免了因?yàn)殡娎|線，護(hù)套管或拖鏈等腐蝕原因而帶給工作的安全隱患，方便安裝操作，及時發(fā)現(xiàn)和排除故障，有利于起重機(jī)行業(yè)實(shí)現(xiàn)自動化和智能化。美國邦納工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用中，適用于各種已有的傳感器安裝，減少了布線距離增加的成本，解決了起重機(jī)布線障礙或是在室外工作的限制，在起重機(jī)工作利用無線技術(shù)進(jìn)行定位應(yīng)用，邦納的跳頻擴(kuò)頻技術(shù)得到了充分的發(fā)揮。
　　

附：
1. FHSS-無線電跳頻擴(kuò)頻技術(shù): 載波頻率受一個偽隨機(jī)碼的控制，在其有效工作帶寬范圍內(nèi)，按PN碼的隨機(jī)規(guī)律不斷改變，實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展。同時在接收端，接收機(jī)的頻率合成器受相同的偽隨機(jī)碼控制，并通過同步措施，保持與發(fā)射端的跳變順序一致， 最終實(shí)現(xiàn)雙向通訊。 跳頻的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性能強(qiáng)，相比其他單一頻率通訊方式（例如數(shù)傳電臺），一旦在某個時間點(diǎn)上通訊受到外界噪聲干擾，便可以主動跳變到其他頻道上繼續(xù)通訊。