研華工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)用于太陽能熱電控制系統(tǒng)

背景介紹：
　　太陽是一個(gè)十分巨大的能源，它送到地球的光功率就有12萬TW。與此相比，現(xiàn)在人類社會的總能耗約13TW，全世界發(fā)電裝機(jī)容量不到4TW，都比太陽送到地球的光功率小得多。地球上的所有石油資源相應(yīng)的能量，只相當(dāng)太陽在一天半時(shí)間內(nèi)供應(yīng)給地球的光能。
　　由于能源危機(jī)以及環(huán)境污染，一些發(fā)達(dá)國家早在上世紀(jì)七十年代，就開始投資于工業(yè)開發(fā)太陽能。 太陽能熱電系統(tǒng)包括反射鏡的形式和參數(shù)、鏡面材料和結(jié)構(gòu)、吸收體絕熱技術(shù)、吸收體表面涂層、所用吸熱液體材料、儲熱罐、裝校調(diào)正檢測技術(shù)等。
　　研華的無線工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品發(fā)揮了特殊的優(yōu)勢，克服了連接，工作環(huán)境方面的限制，在行業(yè)內(nèi)得到了成功的應(yīng)用。

系統(tǒng)需求：
無線通信以空間電磁波的形式傳輸信息，是工業(yè)有線解決方案的有力補(bǔ)充，對于太陽能熱電控制系統(tǒng)而言，與無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方式能有效簡易的克服現(xiàn)場工作環(huán)境、數(shù)據(jù)有效傳輸?shù)葐栴}。
系統(tǒng)連接方式可選擇兩種模式，包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式和節(jié)點(diǎn)之間直接連接的自組網(wǎng)模式。采用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式時(shí)，通過公共接入點(diǎn)連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。節(jié)點(diǎn)必須登錄到接入點(diǎn)，并通過指定的通道傳輸。這種類型的網(wǎng)絡(luò)稱為基礎(chǔ)服務(wù)集。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式支持在以太網(wǎng)中進(jìn)行操作，符合IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的WLAN也被稱為無線以太網(wǎng)。采用節(jié)點(diǎn)之間直接連接的自組網(wǎng)模式時(shí)，各設(shè)備的無線網(wǎng)卡不需要大型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，無需用戶介入便可以建立快速、簡單的網(wǎng)絡(luò)。
針對熱電控制系統(tǒng)，研華所建立的系統(tǒng)基于可采用自組網(wǎng)模式，具體需求如下：
 交換機(jī)應(yīng)采用工業(yè)級設(shè)計(jì)，重負(fù)荷設(shè)計(jì)，電磁兼容性指標(biāo)應(yīng)滿足工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求
 無風(fēng)扇設(shè)計(jì)
 適合高溫高濕的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境
 高的MTBF時(shí)間
 便利的網(wǎng)絡(luò)管理方式以及網(wǎng)絡(luò)升級模式
 工業(yè)級無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品

系統(tǒng)解決方案：
方案描述：使用研華工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)EKI-6311G和EKI-1351組成無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

產(chǎn)品選型及規(guī)格介紹：
802.11 b/g無線AP/網(wǎng)橋客戶端：
 符合IEEE802.11b/g標(biāo)準(zhǔn)
 支持IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)供電（PoE）
 支持高速率無線傳輸(最高達(dá)54Mbps)
 最大輸出功率19dBm
 支持點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)無線連接
 支持WEP/WPA/WPA2/IEEE802.1X認(rèn)證
 支持WDS（無線分布系統(tǒng)）
 具有防水、防塵功能的IP65防護(hù)等級設(shè)計(jì)
 堅(jiān)實(shí)的機(jī)體及寬溫設(shè)計(jì)
 支持多SSID功能（最多4個(gè)SSID）

1端口RS-232/422/485至802.11b/g無線串行設(shè)備服務(wù)器：
 支持802.11b 和802.11g
 支持無線局域網(wǎng)Ad-Hoc及基本架構(gòu)模式
 提供串口重定向（虛擬串口）、TCP/IP和UDP 模式
 支持標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)API：Winsock,Socket
 提供多種網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)：輪詢、事件處理、點(diǎn)對點(diǎn)
 使用UDP協(xié)議時(shí)最多可允許4臺主機(jī)通過命令響應(yīng)模式
同時(shí)接入
 支持使用TCP/IP協(xié)議的任何操作系統(tǒng)，如Windows、
Linux等
 自動搜索Windows 配置應(yīng)用程序
 易于定位特定的EKI設(shè)備服務(wù)器串口
 支持DIN導(dǎo)軌安裝或面板式安裝

系統(tǒng)架構(gòu)：
　　在WLAN中，接入點(diǎn)的作用類似于交換機(jī)。每個(gè)接入點(diǎn)都與其單元中的所有常規(guī)節(jié)點(diǎn)(即所謂的“客戶機(jī)”)進(jìn)行通信，不管它們是固定的還是移動的。另一方面，接入點(diǎn)可以通過電纜或通過另一個(gè)獨(dú)立的無線網(wǎng)絡(luò)保持相互之間的連接，因此可以超越無線網(wǎng)絡(luò)的限制進(jìn)行通信。
　　本方案主要采用研華無線AP EKI-6311G與無線串口服務(wù)器EKI-1351兩種設(shè)備。由于現(xiàn)場有100個(gè)PLC設(shè)備，且每臺PLC均需要采用無線方式傳輸至上位機(jī)。由于現(xiàn)場PLC與中控室距離較遠(yuǎn)，且無線節(jié)點(diǎn)較多，為保障無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽浚虼宋覀兺扑]每10臺PLC透過1臺無線AP連接，即總共需10臺無線AP。無線AP間采用WDS (Wireless Distribution System無線分布式系統(tǒng)) 技術(shù)，讓無線網(wǎng)絡(luò)的多臺無線AP設(shè)備靈活的橋接，方便的把100臺PLC的數(shù)據(jù)透過100個(gè)EKI-1351傳輸至無線AP，最終再上傳至中控室的上位機(jī)。

系統(tǒng)連接示意圖：

系統(tǒng)應(yīng)用效果：
利用無線網(wǎng)絡(luò)模塊組建控制系統(tǒng)可以達(dá)到如下優(yōu)點(diǎn)：
 簡化了維修工作，減少了維修費(fèi)用和停機(jī)時(shí)間，降低了設(shè)備的遠(yuǎn)程診斷維修成本。
 節(jié)省通信電纜，易于更改通信路徑。
 解決移動設(shè)備的旋轉(zhuǎn)和移動造成的碳刷磨損和導(dǎo)線破裂的問題。可以與腐蝕環(huán)境中的設(shè)備建立低成本的連接。
研華工業(yè)級無線AP設(shè)備均具有54Mbps的高速傳輸速率、128位的 WEP加密、防塵、防水的IP65防護(hù)等級，增強(qiáng)的雙天線設(shè)計(jì)，大大提高了無線傳輸?shù)哪芰Γ軌蛟诳量痰默F(xiàn)場環(huán)境中構(gòu)建可靠的無線通訊平臺。

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研華自動化
研華自動化成立于1983年，是研華科技第一個(gè)業(yè)務(wù)單位。致力于借助當(dāng)今可靠的基于PC的自動化技術(shù)將產(chǎn)品的連通性、靈活性和堅(jiān)固性結(jié)合起來。產(chǎn)品線包括：開放式人機(jī)界面、工業(yè)控制器和自動化軟件、嵌入式無風(fēng)扇工業(yè)電腦、工業(yè)I/O卡，分布式I/O模塊、插入式I/O 和工業(yè)通訊解決方案。憑借20多年針對不同產(chǎn)業(yè)市場提供全方位的產(chǎn)品解決方案，研華自動化已經(jīng)成為一個(gè)全球領(lǐng)先的自動化產(chǎn)品和服務(wù)供應(yīng)商。
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