1 前言 行車對(duì)于寶鋼煉鋼廠組織生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。從煉鐵廠運(yùn)來(lái)的鐵水經(jīng)過(guò)脫硫預(yù)處理、鐵水稱量后倒入轉(zhuǎn)爐，再加上廢鋼，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)爐的吹煉就成為鋼水。鋼水根據(jù)不同的要求需要進(jìn)行爐外精煉，如rh處理、lf爐處理、kip/cas處理等。經(jīng)過(guò)爐外精煉后的鋼水，再運(yùn)送到各澆鑄跨進(jìn)行模注澆鋼，或者送到連鑄平臺(tái)進(jìn)行連鑄澆鋼，連鑄板坯經(jīng)過(guò)精整后，再送到板坯庫(kù)場(chǎng)。這就是一煉鋼的生產(chǎn)工藝流程，如圖1所示。 鋼水從轉(zhuǎn)爐到爐外精煉，再到澆鋼，最后到板坯庫(kù)場(chǎng)，在這過(guò)程中，一共有10多處工位點(diǎn)，鋼水在這10多處工位點(diǎn)之間的運(yùn)行，都由行車來(lái)承擔(dān)，這樣的行車在一煉鋼共有7臺(tái)，以滿足煉鋼廠的生產(chǎn)物流需要。在一煉鋼，每天大約要生產(chǎn)75爐鋼水，對(duì)于每一爐鋼水，都需要經(jīng)過(guò)這7輛行車來(lái)吊運(yùn)。由此可見(jiàn)，行車在如此高產(chǎn)量的生產(chǎn)過(guò)程中所起的作用是不言而喻的，同時(shí)也可以看出這7輛行車的工作任務(wù)十分繁重，在如此快節(jié)奏的生產(chǎn)過(guò)程中，若想對(duì)其進(jìn)行人工調(diào)度，顯然是不現(xiàn)實(shí)的，而且人工調(diào)度很容易出錯(cuò)。既然不能對(duì)行車進(jìn)行人工調(diào)度，那么就要對(duì)其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，而每一爐鋼水需要作哪種工藝處理，需要運(yùn)行到哪個(gè)工位點(diǎn)，是由煉鋼廠調(diào)度安排的，這些計(jì)劃信息都存放在過(guò)程控制計(jì)算機(jī)中，要想對(duì)行車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，讓行車操作工通過(guò)操作顯示盤知道每爐鋼水該運(yùn)到哪個(gè)工位點(diǎn)，以及如何將空包重量和鋼水重量送給過(guò)程控制計(jì)算機(jī)等等，這就要求過(guò)程控制計(jì)算機(jī)與行車之間建立一種通信聯(lián)系來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是行車與過(guò)程控制計(jì)算機(jī)相隔甚遠(yuǎn)，加上行車一直在來(lái)回開動(dòng)，因此在它們之間若想通過(guò)有線電纜來(lái)傳送信號(hào)顯然是不可取的，所以在行車與過(guò)程控制計(jì)算機(jī)之間需要建立一種無(wú)線數(shù)據(jù)通信聯(lián)系，以實(shí)現(xiàn)對(duì)行車的自動(dòng)控制。 2 方案設(shè)計(jì) 為了滿足對(duì)行車進(jìn)行自動(dòng)控制的要求，我們?cè)O(shè)計(jì)了以下方案?？紤]到煉鋼廠生產(chǎn)環(huán)境十分惡劣，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，工位點(diǎn)多、面廣，因此該方案中的無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)一定要運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠、抗干擾能力強(qiáng)。此外，為保證信息暢通，該系統(tǒng)所包含的設(shè)備要盡量少，應(yīng)該最大限度地減少中間設(shè)備，確保信息正常、安全、可靠地傳送。 另外，在一煉鋼區(qū)域的7臺(tái)行車中，由于生產(chǎn)工藝的原因，其中4臺(tái)行車與轉(zhuǎn)爐過(guò)程控制計(jì)算機(jī)有通信聯(lián)系，3臺(tái)行車與精整過(guò)程控制計(jì)算機(jī)有通信聯(lián)系，因此我們把無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)分為兩個(gè)子系統(tǒng)。兩個(gè)子系統(tǒng)工作原理相同，唯一有區(qū)別的地方是:轉(zhuǎn)爐區(qū)域的無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中有4個(gè)子站，而精整區(qū)域的無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中有3個(gè)子站。同時(shí)，轉(zhuǎn)爐計(jì)算機(jī)和精整計(jì)算機(jī)又通過(guò)以太網(wǎng)連在一起，這樣使得所有信息都保持連通性。該系統(tǒng)的組成框圖如圖2所示。 該方案的工作原理是這樣的:當(dāng)系統(tǒng)上電后，主站與子站之間就建立了無(wú)線通信聯(lián)系。儀表側(cè)的操作顯示盤通過(guò)串行口與子站相連，主站也是通過(guò)串行口與工控機(jī)相連，工控機(jī)再通過(guò)以太網(wǎng)與計(jì)算機(jī)相連。當(dāng)儀表側(cè)的操作顯示盤上有信息要傳給計(jì)算機(jī)時(shí)，它先把數(shù)據(jù)通過(guò)串行接口傳給子站，子站通過(guò)天線以無(wú)線方式把數(shù)據(jù)傳給主站，主站收到信息經(jīng)過(guò)處理后，通過(guò)串行接口把數(shù)據(jù)傳送給工控機(jī)，工控機(jī)將收到的信息進(jìn)行翻譯、處理，變成另一種電文格式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳給計(jì)算機(jī);反之，也一樣。在這個(gè)系統(tǒng)中的工控機(jī)其實(shí)就是1臺(tái)gateway,它的作用就是把兩個(gè)具有不同通信協(xié)議的設(shè)備連接起來(lái)。 3 方案實(shí)施 為滿足以上的設(shè)計(jì)方案，就需要建立一個(gè)安全、快速、靈活、可控的無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。abb公司的無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)就是為此目的而開發(fā)出來(lái)的先進(jìn)的無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。 abb公司的這套無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備是主站和子站，其性能的優(yōu)劣關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)是否能正常、穩(wěn)定運(yùn)行。而主站和子站從設(shè)備的角度看完全是一樣的，只要通過(guò)專門程序?qū)ζ溥M(jìn)行參數(shù)設(shè)置和修改，就可以實(shí)現(xiàn)不同的功能，即該設(shè)備既可以作為主站使用，也可作為子站使用?？梢?jiàn)，該設(shè)備的通用性十分強(qiáng)。 3.1 系統(tǒng)配置 abb公司的這套無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)分為兩個(gè)子系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)爐區(qū)域的無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和精整區(qū)域的無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。每個(gè)子系統(tǒng)都由主站、子站、工控機(jī)和操作顯示盤組成。在轉(zhuǎn)爐區(qū)域的無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，主站和工控機(jī)安裝在一煉鋼機(jī)房，4個(gè)子站分別安裝在相應(yīng)行車的電氣室，4個(gè)操作顯示盤則安裝在行車的駕駛室;在精整區(qū)域的無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，主站和工控機(jī)安裝在一連鑄機(jī)房，3個(gè)子站分別安裝在相應(yīng)行車的電氣室，3個(gè)操作顯示盤則安裝在行車的駕駛室。 在轉(zhuǎn)爐區(qū)域中，主站和子站的通信頻率是223.3mhz，在精整區(qū)域中，主站和子站的通信頻率是228.05mhz.這兩個(gè)頻點(diǎn)都經(jīng)過(guò)上海無(wú)線電管理委員會(huì)批準(zhǔn)同意。主站與子站的系統(tǒng)平臺(tái)采用windows95，應(yīng)用程序的開發(fā)采用c++語(yǔ)言。 工控機(jī)采用研華mic2000系列，主要配置包括cpu板、硬盤卡、軟驅(qū)卡、網(wǎng)卡。除此之外，還包括鍵盤、鼠標(biāo)、crt等。工控機(jī)的系統(tǒng)平臺(tái)采用windows95中文版;應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)采用visual basic5.0中文企業(yè)版。 操作顯示盤主要是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所需的信息而設(shè)計(jì)的，因此兩個(gè)區(qū)域的操作顯示盤所表示的內(nèi)容不一樣，這主要與生產(chǎn)工藝有關(guān)。行車操作工通過(guò)操作顯示盤的操作，就可以十分方便地獲得相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對(duì)話。 3.2 通信接口 各通信接口的規(guī)格包括接口類型、通信協(xié)議和傳送代碼等,如附表所示。 4 應(yīng)用的技術(shù) 4.1抗干擾技術(shù) 和其它無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)一樣，abb公司的這套無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)同樣也存在著信號(hào)干擾的問(wèn)題，這使得該系統(tǒng)的誤碼率增大。該系統(tǒng)的干擾主要有兩個(gè)方面:（1）各子站設(shè)備間的干擾。由于各子站與主站的通信頻率是相同的，而各子站間相隔的距離又不太遠(yuǎn)，此時(shí)系統(tǒng)要產(chǎn)生同頻干擾。（2）差拍干擾。由于主站到各子站的距離各不相同，使子站收到的載頻信號(hào)之間產(chǎn)生相位差，從而在子站中產(chǎn)生差拍干擾。 針對(duì)以上兩種干擾，我們主要采取兩種方法:（1）主站采用順序發(fā)送信號(hào)的方式，使得在任何時(shí)刻只能有1臺(tái)子站接收到主站的信號(hào)，同時(shí)使信號(hào)的信噪比在17db以上;（2）主站采用延時(shí)補(bǔ)償技術(shù)，把主站調(diào)制信號(hào)間的延時(shí)差限制在1/4個(gè)比特周期內(nèi)，此時(shí)子站即可得到滿意的接收率。 由于采用了以上兩種方法，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，大大降低了系統(tǒng)的誤碼率，一般情況下誤碼率≤10-6。 4.2 反饋糾錯(cuò)技術(shù) 反饋糾錯(cuò)技術(shù)又稱檢錯(cuò)重發(fā)技術(shù)，主要使用自動(dòng)要求重發(fā)（automatic repeat request）方法，簡(jiǎn)稱arq方法。該方法的工作原理是:接收端在接收到信息后，馬上將接收到的信息回送給發(fā)送端;發(fā)送端將接收到的信息與剛才發(fā)出的信息進(jìn)行有無(wú)錯(cuò)誤的判別,若正確，則通知接收端剛才所發(fā)的信息正確;若有錯(cuò)，則重新給接收端發(fā)信息，直至校驗(yàn)無(wú)誤。由于采用了反饋糾錯(cuò)技術(shù)，因此該無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的信息正確率非常高。 4.3 集群定時(shí)呼叫技術(shù) 主站與子站的通信采用集群定時(shí)呼叫方式（group polling），即主站按時(shí)間順序分別與每個(gè)子站進(jìn)行通信，兩者之間采用半雙工的工作方式。集群系統(tǒng)是一種高級(jí)無(wú)線調(diào)度系統(tǒng),其全部可用信道可以被全體用戶共用，并且具有自動(dòng)選取信道的功能。它在中央控制器的控制下，將有限的無(wú)線信道自動(dòng)地、動(dòng)態(tài)地、最優(yōu)地分配給系統(tǒng)內(nèi)的全部用戶使用，具有共享資源、共享信道設(shè)備和共享覆蓋區(qū)的特點(diǎn)。 4.4 “gmsk”調(diào)制方式 “gmsk”是gaussian filtered minimum shift keying的簡(jiǎn)稱，它的中文全稱是高斯濾波最小移頻鍵控。gmsk是一種具有高抗干擾性能的窄帶數(shù)字調(diào)制技術(shù)。它的基本方法是:數(shù)據(jù)信號(hào)首先經(jīng)過(guò)高斯低通濾波器整形成脈沖，脈沖再經(jīng)過(guò)fm調(diào)制，最后再輸出信號(hào)。由于高斯低通濾波器具有帶寬窄、沖擊響應(yīng)過(guò)程小和濾波器輸出脈沖為一常量等特點(diǎn)，所以經(jīng)過(guò)高斯低通濾波器整形成的脈沖包絡(luò)無(wú)陡峭邊沿，也沒(méi)有拐點(diǎn)，因此再經(jīng)過(guò)fm調(diào)制后的頻率相位路徑就顯得比較平滑，輸出的信號(hào)具有誤碼率低、解調(diào)效率高、帶外輻射較小、傳送的波特率高等特點(diǎn)，適用于帶寬為25khz的窄帶無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。 5 結(jié)束語(yǔ) 行車無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)自1999年7月投入使用至今已有4年了，目前該設(shè)備運(yùn)行正常，未發(fā)生過(guò)大的故障。由于該系統(tǒng)的誤碼率為≤10-6 ,因此數(shù)據(jù)傳送的準(zhǔn)確率明顯提高，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，為煉鋼廠的順產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)提供保障，深受煉鋼廠的好評(píng)。 此外，無(wú)線數(shù)據(jù)通信技術(shù)具有較為廣泛的推廣性和實(shí)用性。該技術(shù)在煉鋼廠的成功應(yīng)用，為寶鋼其他部門的應(yīng)用提供了依據(jù)。其他部門若想實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備之間的通信，可以根據(jù)自己的實(shí)際情況，在參考煉鋼廠的行車無(wú)線數(shù)據(jù)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)適合本單位使用的無(wú)線數(shù)據(jù)通信技術(shù)。