CN103648184A - 一种plc通讯中的无线局域网架构技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线通信技术，尤其涉及一种PLC通讯中的无线局域网架构技术。无线局域网是相当便利的数据传输系统，它利用射频技术，取代旧式的双绞铜线所构成的局域网络，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到“信息随身化、便利走天下”的理想境界。对于建立小型就地PLC站与中控室通讯的方式，存在着很多不足。这种在PLC通讯中应用的无线局域网架构技术能够凸显出很多优点。使用无线局域网技术施工起来就没有那么复杂，尤其是对于新建或改造的小型控制站。也不需要购买成本较高的无线电台天线。此外，它更不需要考虑复杂的编程问题，维护起来也很方便。这里提出一种PLC通讯中的无线局域网架构方法，本方法较传统方法更加实用。

Description

一种PLC通讯中的无线局域网架构技术

技术领域

本发明涉及一种无线通信技术，尤其涉及一种PLC通讯中的无线局域网架构技术。

背景技术

无线局域网WLAN,是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，是使用无线电波作为数据传送媒介的局域网。与有线局域网相比较，无线局域网更灵活，可移动，易规划和调整，安装便捷，故障定位容易，且易于扩展。无线局域网既可作为有线局域网的扩展使用，也可作为有线局域网的替代设施。随着无线通信、宽带网络技术、移动互联网技术的发展，无线局域网作为一种宽带网络解决方案必将得到越来越广泛的应用。

现今工控行业，总线方式或者以太网连接方式成PLC通讯的主要连接方式，使用网络将PLC各站及中控室上位机进行连接，以达到数据交换以及对中控室集中监控、调度的目的。但在实际的建设中，一些小型就地PLC站因其硬件匹配性差、施工困难等原因未能进行网络连接。这样不仅加大了对这类控制站的监控、管理的难度，同时也加大了运行、维护人员的负担。小型就地PLC站与中控室通讯的方式主要有三种。(1)敷设电缆、光缆，通过物理连接接入全厂控制网络(2)采用无线电台方式(3)采用GPRS无线数据传输。上述三种方法都有各自的弊端，因此在工业以太网领域，将尝试采用一种新型的无线控制网络，解决就地控制站连入控制网络的问题。这种方式的技术基础在于，工业以太网是工控网络的主流，其技术基础是基于以太网技术。无线局域网技术同样是基于以太网技术的，参考以太网技术的开放性，推断无线局域网技术也应适用于工业以太网。因此，尝试将无线局域网技术用于工业以太网，来开发一种新型的无线通讯系统。

发明内容

1.    所要解决的技术问题

现今工控行业，总线方式或者以太网连接方式成PLC通讯的主要连接方式，使用网络将PLC各站及中控室上位机进行连接，以达到数据交换以及对中控室集中监控、调度的目的。但在实际的建设中，一些小型就地PLC站因其硬件匹配性差、施工困难等原因未能进行网络连接。这样不仅加大了对这类控制站的监控、管理的难度，同时也加大了运行、维护人员的负担。

2.    技术方案

为了解决以上问题，本发明提供了一种PLC通讯中的无线局域网架构技术，其主要设备包括：PLC以太网模块、网线、无线路由器、中继器、以太网交换机、工控机等。通过PLC站与上位工控机间建立的无线局域网完成数据交换工作。架构原理如图1所示：由于无线局域网需要支持高速、突发的数据业务，在室内使用还需要解决多径衰落以及各子网间串扰等问题。具体来说，无线局域网必须实现以下技术要求：

（1）可靠性：无线局域网的系统分组丢失率应该低于10^-5，误码率应该低于10^-8。

（2）兼容性：对于室内使用的无线局域网，应尽可能使其跟现有的有线局域网在网络操作系统和网络软件上相互兼容。

（3）．数据速率：为了满足局域网业务量的需要，无线局域网的数据传输速率应该在54Mbps以上。

（4）．通信保密：由于数据通过无线介质在空中传播，无线局域网必须在不同层次采取有效的措施以提高通信保密和数据安全性能。

（5）．移动性：支持全移动网络或半移动网络。

（6）．节能管理：当无数据收发时使站点机处于休眠状态，当有数据收发时再激活，从而达到节省电力消耗的目的。

（7）．小型化、低价格：这是无线局域网得以普及的关键。

（8）．电磁环境：无线局域网应考虑电磁对人体和周边环境的影响问题。

其主要工作原理：在PLC站现场安装无线路由器，路由器可安装在PLC柜的上方或一侧，通过网线接入现场段路由器WAN端口，为了充分考虑现场站与中控室间的距离，可以选择安装1-2个中继器，要注意的事要与现场端路由器是相同品牌、相同型号。此中继器的作用是放大无线信号。与此同时在中控室中安装一台无线路由器，用于接收无线信号。将该无线路由器的LAN接口连入网线并与上位工控机的交换机相连，即完成组网。之后，将所有连入无线局域网的设备，通过无线网wifi信号或交换机上的工控机进行IP地址设置，包括：工控机、路由器、中继器、PLC网络模块等。这些设备的网段须设置为同一网段，I P地址不可冲突，完成无线局域网的创建。上述工作完成后，可用任一台上位机p i n g 现场P LC网络模块，若p i n g 通，则无线局域网建成，即可实现工控数据交换，在结合上位软件，PLC编程等方式实现所有上位监控功能。这类无线局域网连接方式的技术原理是基于以太网技术的开放性，同时将无线局域网技术及工业以太网技术相结合，并对其进行灵活运用，实现了远程站与中控站的互联。这种方式区别于传统的互联方式。具有：施工简单、工作量小、无线路由器等设备成本低廉、网络拓扑简单、可扩展性强、安全系数高等特点。本发明为实现PLC通讯提供了另一种新型的连接、工作方式，将工控网络与无线网技术相结合，即采用相对成本低廉的无线路由器、交换机，完成该网络的建设工作。

其优势明显：实施成本低廉、门槛低、施工安装工作量小；采用自建无线局域网的方式，可靠性高，组网灵活，修改方便，可扩展性强；无线路由器均安装在室内，信号通过建筑物间的中继器放大，无雷击的可能性，安全系数高；该技术可应用于任一主流控制系统PLC通讯中，如：A B、西门子、施耐德等，可推广使用，尤其适用于通讯距离短、无明显高层建筑物遮挡、老厂控制站改造、新建控制柜及特别重要控制系统冗余网络等控制站的无线通讯；无线路由器及中继器均可作为wifi热点，可随时使用笔记本电脑在覆盖范围内对该局域网进行诊断、修改、扩展、维护等工作。该技术尤其适用于距离相对较近的PLC站无线通讯系统搭建，克服了传统通讯方式的种种弊端，在简化设计施工工作量的同时，大大节约了建设及维护成本。

3.    有益效果

现有的PLC通讯的连接方式存在着很多弊端，但是在PLC通讯中使用无线局域网技术后就会有许多有益效果。(1)灵活性和移动性。无线局域网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。无线局域网另一个最大的优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。(2)安装便捷。无线局域网可以免去或最大程度地减少网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点设备，就可建立覆盖整个区域的局域网络。(3)易于进行网络规划和调整。对于有线网络来说，办公地点或网络拓扑的改变通常意味着重新建网。重新布线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程，无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。⑷故障定位容易。无线网络则很容易定位故障，只需更换故障设备即可恢复网络连接。⑸易于扩展。无线局域网有多种配置方式，可以很快从只有几个用户的小型局域网扩展到上千用户的大型网络，并且能够提供节点间“漫游”等有线网络无法实现的特性。

附图说明

图1 无线局域网架构技术原理图

具体实施方式

下面通过实施例来对本发明进行详细说明。

实施例1

其工作方式如下:

本发明整个技术核心就是PLC通讯技术和无线局域网技术的合二为一。利用无线局域网的优点来克服PLC技术中存在的缺陷。

首先，将所需要的设备准备好，了解各个设备诸如PLC以太网模块、网线、无线路由器、中继器、以太网交换机的功能作用。

然后，将所有准备好的设备连入网络，完成局域网的搭建，用任一台上位机pingPLC网络模块。

最后，若ping通，则无线局域网就建设成功了，即可实现工控数据交换，在结合上位软件，PLC编程等方式实现所有上位监控功能。也就完成了PLC通讯与无线局域网技术的结合。若ping 不通，则无线局域网没有搭建成功，继续查找设备中发生的故障，知道ping通为止。

Claims (5)

1.一种PLC通讯中的无线局域网架构技术，包括：PLC以太网模块、网线、无线路由器、中继器、以太网交换机、工控机等，这些设备通过PLC站与上位工控机间建立的无线局域网完成数据交换工作。

2.如权利要求1所述的一种PLC通讯中的无线局域网架构技术，其特征在于：将所有准备好的设备连入网络，完成局域网的搭建，用任一台上位机pingPLC网络模块。

3.如权利要求1所述的一种PLC通讯中的无线局域网架构技术，其特征在于：若ping通，则无线局域网就建设成功了，即可实现工控数据交换，在结合上位软件，PLC编程等方式实现所有上位监控功能。

4.也就完成了PLC通讯与无线局域网技术的结合。

5.如权利要求1所述的一种PLC通讯中的无线局域网架构技术，其特征在于：若ping 不通，则无线局域网没有搭建成功，继续查找设备中发生的故障，知道ping通为止。

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