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(chǎng)工作時(shí)，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(wú)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用能大大提高起重機(jī)工作時(shí)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(wèn)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(dòng)、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(gè)"敏感部位"的信號(hào)，是首先要考慮的實(shí)際問(wèn)題。本文探討的是無(wú)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(hào)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(hào)連線還會(huì)給汽車起重機(jī)的維護(hù)造成困難，所以信號(hào)的無(wú)線連接是起重機(jī)的解決問(wèn)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(hào)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(guó)邦納公司的DX70/80 工業(yè)無(wú)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(wèn)題：
隨著起重機(jī)在工作區(qū)往返運(yùn)動(dòng)，電纜線持續(xù)地被彎折，這種情況導(dǎo)致產(chǎn)生了一個(gè)重要的維護(hù)問(wèn)題。許多橋式起重機(jī)使用柔性電線護(hù)套管或拖鏈來(lái)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(xiǎn)，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(wú)線通訊技術(shù)消除了對(duì)電纜線的需求
在起重機(jī)設(shè)計(jì)和改造項(xiàng)目中越來(lái)越多地使用像邦納SureCross DX70和DX80那樣的無(wú)線I/O 設(shè)備。沒(méi)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(duì)起重機(jī)的后續(xù)維護(hù)成本。
有一個(gè)無(wú)線應(yīng)用是來(lái)自一家金屬卷材制造商。他們?cè)趥}(cāng)庫(kù)地面利用無(wú)線操控一臺(tái)橋式起重機(jī)。起重機(jī)的位置由2個(gè)反射板式激光位移傳感器來(lái)獲取。一個(gè)測(cè)量X軸方向（即倉(cāng)庫(kù)長(zhǎng)度方向）的位置，另一個(gè)測(cè)量Y軸方向（即起重機(jī)的寬度方向）的位置。
每個(gè)反射板式激光位移傳感器輸出一個(gè)4-20 mA模擬量信號(hào)。該信號(hào)被連接到無(wú)線I/O設(shè)備的一個(gè)模擬量輸入端。無(wú)線設(shè)備每秒鐘對(duì)傳感器模擬量輸出信號(hào)采樣8次，獲取橋式起重機(jī)的位置。由于無(wú)線設(shè)備和兩個(gè)傳感器都安裝在移動(dòng)的起重機(jī)上，所以只有很少量的電纜線被用來(lái)連接I/O信號(hào)，而且不會(huì)出現(xiàn)彎折的情況。
圖二：安裝于橋式起重機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的DX70網(wǎng)關(guān)
實(shí)施過(guò)程中，無(wú)線設(shè)備傳送傳感器模擬量輸出信號(hào)至安裝于數(shù)顯板側(cè)并與之相連接的另一個(gè)無(wú)線設(shè)備。該設(shè)備有兩個(gè)模擬量輸出端連接到數(shù)顯板的輸入端，一個(gè)顯示橋式起重機(jī)的X軸位置，另一個(gè)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(dòng)到正確的位置，然后吊取或放置金屬卷材。
圖三：現(xiàn)場(chǎng)安裝DX70網(wǎng)關(guān)
除開(kāi)關(guān)量和模擬量I/O之外，工業(yè)無(wú)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(wú)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(wú)線產(chǎn)品采用跳頻擴(kuò)頻（FHSS）和時(shí)分多路（TDMA）技術(shù)有效避免了來(lái)自其他無(wú)線設(shè)備的干擾。
另外：使用無(wú)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(wú)需鋪設(shè)大量電纜線
因?yàn)闆](méi)有電纜線損壞的潛在風(fēng)險(xiǎn)，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(wú)線傳送可以降低碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品介紹：
使用簡(jiǎn)便，快速接插件連接
無(wú)需復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)置
通過(guò)DIP開(kāi)關(guān)快速設(shè)置通訊波特率和奇偶校驗(yàn)位
提供現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)診斷功能，快速評(píng)判信號(hào)質(zhì)量
2.4 GHz 工作頻率
結(jié)束語(yǔ) ：
使用無(wú)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(shí)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(dòng)化和智能化。美國(guó)邦納工業(yè)無(wú)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(wú)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(wú)線電跳頻擴(kuò)頻技術(shù): 載波頻率受一個(gè)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(shí)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(guò)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(tái)），一旦在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上通訊受到外界噪聲干擾，便可以主動(dòng)跳變到其他頻道上繼續(xù)通訊。
