广州环投技术设备有限公司的研究人员谢俊朗、韦翔，在2020年第9期《电气技术》杂志上撰文指出，由于垃圾储坑内环境恶劣，并且起重机在使用的过程中移动速度快，Profibus-DP通信电缆在电缆滑车上来回弯曲动作频繁，导致Profibus-DP通信电缆使用寿命缩短，易出现接触不良、断线等状况，且Profibus-DP通信电缆较长，出现故障后查找故障点难度较大，恢复时间长，严重影响起重机的可靠性和生产的安全稳定性。因此，通过采用激光通信代替Profibus-DP通信电缆，极大地提高了起重机的安全性、可靠性、高效性、易维护性。

传统的有线通信方式传输稳定、抗干扰能力强，但随着时间和技术的进步，其缺点逐渐暴露出来：①传统的有线传输需要大量的资金和人工成本去架设电缆；②当有线传输出现问题的时候，因为架设电缆较长难以迅速找到故障点；③如设备需要更新扩展，就必须重新布置线缆，还可能会伴随着原线路被破坏的风险。而无线通信恰好弥补了有线传输方式的不足，因此，无线通信是现代自动化的发展趋势。

工业桥式起重机中探测距离较为重要，其主要作用是为了能够实时反馈行车位置，防止行车走出轨道和行车行驶至控制室禁止区域，以及避免行车碰撞而造成安全事故。改造为激光通信后能够提高传输速率，使通信能在更短时间内完成，全面提升了稳定性、安全性，从而使工业桥式起重机拥有更高的可靠性。

激光通信技术是诸多无线通信技术中的一种，它以光信号作为传输信息的载体，在大气中直接传输。激光通信方式具有方向性强、亮度高、单色性好、相干性强等特征。根据传输媒介的类型可将其分为大气激光和光纤两种类型，大气激光通信是通过大气传输的通信形式，光纤通信是利用光纤或镜面反射调整光信号的通信形式。

垃圾储坑工业桥式起重机自动化程度较高，所需要采集的控制信息也更多，目前采集来的控制信息主要通过Profibus-DP通信电缆传递给中央控制系统，属于传统的有线方式传输。

由于垃圾储坑工业桥式起重机的工况十分繁杂，需将其控制配电柜设在固定土建控制室内，若采用有线方式传输，则需要从行车上每个传感器敷设线缆到电气配电室内。因此面临以下几个主要问题：

1）Profibus-DP通信电缆成本较高，需采集的信号数量较多，电缆使用量较大，且垃圾储坑厂房宽阔，起重机运行的距离远（大车运行距离约100m，所需电缆约200m；小车运行距离约25m，所需电缆约80m），若采用有线方式传输，则使用电缆的成本非常大。

2）电缆的耐久寿命是一个问题，起重机的大车、小车主要通过拖令的方式供电，电缆通过电缆滑车布置到行车上，起重机在使用的过程中大车、小车运行速度较快，工作频繁，电缆随滑车频繁地移动、折弯极易损坏，从而大大降低了电缆寿命；并且在电缆通电连接的过程中，当电缆发生短路时，设备可能会因此发生损坏，更甚者会危害人身安全而引发安全事故。

3）起重机所处的环境较为恶劣，随之使线缆的使用寿命缩短，更换线缆的频率也有所提高。另外还存在抗干扰问题，拖令方式供电采用单层滑车，且动力与控制信号难以区分开，编码器控制信号与可编程逻辑控制器（programmable logic controller, PLC）通信信号的Profibus-DP通信电缆和动力电缆敷设在一起，容易受到动力电缆干扰。尤其是大吨位快速运行的起重机，动力干扰更加明显。

本次改造优化将保留原工业桥式起重机的配电控制系统、中央控制室内联动台、照明空调控制、拖令电缆，仅对原工业桥式起重机的大车的通信方式由传统的电缆传输改造为激光技术。

激光通信采用两台DDLS 200设备组成控制信息传输系统：在起重机的大车端梁安装一台DDLS 200光学数据传输器，如图1所示；另一台DDLS 200光学数据传输器被安装在轨道的末端，整体安装位置如图2所示。

将两台DDLS 200光学数据传输器架设在两个互为相对、平行、平坦且通常是垂直的壁面，且两台相对的DDLS 200之间的视线不受阻挡。必须确定在最小操作距离Amin之处，两台设备的光学轴互相对准的误差不超过±Amin×0.01，以确保两台设备的传输/接收光束落在张角的范围内。

光学元器件的张角（辐射角）与光学轴夹±0.5°（广角：±1.0°或±1.5°，相对），使用调整螺丝作精密对准，两台DDLS 200光学数据传输器的水平和垂直对准角应分别不超过±6°。为防止DDLS 200光学数据传输器以双工操作进行资料传输的期间互相干扰，使用两个成对的不同频率。这些频率在控制台上以型号….1和….2以及频率f1和频率f2等标签标示，如图3所示。

图1 DDLS 200光学数据传输器安装位置

图2 起重机光学数据传感器安装位置