图3 光学数据在两个频率上传输
DDLS 200的功能如一台同鲍率转换器。在转换鲍率的期间，必须确认具较低鲍率之区段有充分的频宽可用来处理进来的数据。DDLS 200光学数据传输器操作范围为30～500m，采用电绝缘的介面，DDLS 200不占用Profibus位址，具有可关掉整合性重复器功能（信号处理），与协定种类无关的资料传输，亦即传输FMS、DP、MPI、FMS/DP等混合式操作协定，PROFISAFE，可连接式汇流排终端器（终端连接），可设定6种鲍率。参数详细见表1。
表1 DDLS 200光学数据传输器参数
通信协议采用传统的Profibus-DP协议，Profibus-DP通信协议（简称DP协议）是工业自动化系统中单元级和现场级通信的主流，用于PLC与现场级分布式I/O设备，能实现最大12MHz快速循环数据交换。同时为项目的实施节约信号电缆的布线。DP协议是Profibus中应用最广的通信协议方式。
工业桥式起重机通过通信模块ET 200（采集相关的保护信号，并且参与状态控制）、绝对值编码器ZE 65（采集绝对位置XY坐标）、脉冲编码器NM701NR3（升降机闭环速度反馈，并且提供Z轴的坐标）、称重单元WST 3（提供实时反馈负载的当前重量）进行信号采集，实现实时行车位置以及重量测控。
工业桥式起重机系统架构网络图如图4所示，其中DDLS 200光学数据传输器已替代原用Profibus-DP通信电缆W1。
图4 工业桥式起重机系统架构网络图
控制室控制配电柜内的PLC硬件组态由CPU、电源模块、模拟量模块、DI DO模块组成，作为主站。起重机大车、小车行车上的PLC硬件组态由电源模块、通信模块ET 200M、DI DO模块、DDLS 200光学数据传输器等组成，作为分站。安装于轨道末端的光学数据传输器，当接收到从大车端梁上的光学数据传输器发射回来的数据时，通过交换将数据传递给控制室内CPU。
3 改造效果为了验证激光通信应用在工业桥式起重机中的有效性，收集记录了改造前后的相关数据并进行对比实验，包括PLC之间的通信延迟、最大支持的波特率以及传输故障使看门狗程序强制的周期，其结果见表2。
表2 改造前后通信质量对比
可以看到，改造之后各个指标都存在不同程度的提升：①通信延迟缩短了80%，意味着通信能在更短时间内完成，提高了高效性；②波特率提高了33%，表示更高的传输速率，从而使PLC之间更快地收发指令；③更低的故障率和更长的故障复位周期则说明了激光通信具有更好的传输稳定性和可靠性，同时降低了风险发生的频率，让作业更加安全。
综上所述，改造之后的工业桥式起重机效率更高，更稳定可靠，完全满足作业需求，可以替代传统的有线方式进行传输。
4 结论激光通信方式通信质量较好，不但信号稳定，而且杜绝了因线缆故障所导致的信号中断和通信故障，并在数据传输速率、通信延迟方面有了显著提升。同时，通过使用光学数据传输器实现工业化数据通信，省去了连接的通信电缆和中继器RS 485等大批量电气材料，大大节约了材料成本和维护成本。
在传统的有线方式传输中，连接故障（如接触不良、断线等状况）在起重机整体故障率中占了较大比重，而激光通信方式恰恰省去了这一环节，从而有效提高了起重机的可靠性。
以往起重机因Profibus-DP通信电缆断线，需要消耗大量的资源以及时间成本来更换Profibus-DP通信电缆，这对整个电厂的生产及其运营效益造成巨大的影响，而激光通信方式只需光学数据传输器摆放在正确的位置并连接软件即可，真正地做到快捷轻便，极大地提高了起重机的安全性、可靠性、高效性、易维护性。理论上可运用在任何工业桥式起重机设备上。
本文编自2020年第9期《电气技术》，标题为“基于DDLS 200光学数据传感器的工业桥式起重机激光通信系统”，作者为谢俊朗、韦翔。
