研華工業(yè)以太網(wǎng)交換機應用于太陽能熱電控制系統(tǒng)

背景介紹：
　　太陽是一個十分巨大的能源，它送到地球的光功率就有12萬TW。與此相比，現(xiàn)在人類社會的總能耗約13TW，全世界發(fā)電裝機容量不到4TW，都比太陽送到地球的光功率小得多。地球上的所有石油資源相應的能量，只相當太陽在一天半時間內供應給地球的光能。
　　由于能源危機以及環(huán)境污染，一些發(fā)達國家早在上世紀七十年代，就開始投資于工業(yè)開發(fā)太陽能。 太陽能熱電系統(tǒng)包括反射鏡的形式和參數(shù)、鏡面材料和結構、吸收體絕熱技術、吸收體表面涂層、所用吸熱液體材料、儲熱罐、裝校調正檢測技術等。
　　研華的無線工業(yè)以太網(wǎng)產品發(fā)揮了特殊的優(yōu)勢，克服了連接，工作環(huán)境方面的限制，在行業(yè)內得到了成功的應用。

系統(tǒng)需求：
無線通信以空間電磁波的形式傳輸信息，是工業(yè)有線解決方案的有力補充，對于太陽能熱電控制系統(tǒng)而言，與無線網(wǎng)絡結合的方式能有效簡易的克服現(xiàn)場工作環(huán)境、數(shù)據(jù)有效傳輸?shù)葐栴}。
系統(tǒng)連接方式可選擇兩種模式，包括基礎結構模式和節(jié)點之間直接連接的自組網(wǎng)模式。采用基礎結構模式時，通過公共接入點連接節(jié)點進行通信。節(jié)點必須登錄到接入點，并通過指定的通道傳輸。這種類型的網(wǎng)絡稱為基礎服務集。基礎結構模式支持在以太網(wǎng)中進行操作，符合IEEE802.11標準的WLAN也被稱為無線以太網(wǎng)。采用節(jié)點之間直接連接的自組網(wǎng)模式時，各設備的無線網(wǎng)卡不需要大型網(wǎng)絡結構，無需用戶介入便可以建立快速、簡單的網(wǎng)絡。
針對熱電控制系統(tǒng)，研華所建立的系統(tǒng)基于可采用自組網(wǎng)模式，具體需求如下：
 交換機應采用工業(yè)級設計，重負荷設計，電磁兼容性指標應滿足工業(yè)標準要求
 無風扇設計
 適合高溫高濕的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境
 高的MTBF時間
 便利的網(wǎng)絡管理方式以及網(wǎng)絡升級模式
 工業(yè)級無線網(wǎng)絡產品

系統(tǒng)解決方案：
方案描述：使用研華工業(yè)以太網(wǎng)交換機EKI-6311G和EKI-1351組成無線網(wǎng)絡架構。

產品選型及規(guī)格介紹：
802.11 b/g無線AP/網(wǎng)橋客戶端：
 符合IEEE802.11b/g標準
 支持IEEE802.3af標準以太網(wǎng)供電（PoE）
 支持高速率無線傳輸(最高達54Mbps)
 最大輸出功率19dBm
 支持點對點、點對多點無線連接
 支持WEP/WPA/WPA2/IEEE802.1X認證
 支持WDS（無線分布系統(tǒng)）
 具有防水、防塵功能的IP65防護等級設計
 堅實的機體及寬溫設計
 支持多SSID功能（最多4個SSID）

1端口RS-232/422/485至802.11b/g無線串行設備服務器：
 支持802.11b 和802.11g
 支持無線局域網(wǎng)Ad-Hoc及基本架構模式
 提供串口重定向（虛擬串口）、TCP/IP和UDP 模式
 支持標準網(wǎng)絡API：Winsock,Socket
 提供多種網(wǎng)絡連接結構：輪詢、事件處理、點對點
 使用UDP協(xié)議時最多可允許4臺主機通過命令響應模式
同時接入
 支持使用TCP/IP協(xié)議的任何操作系統(tǒng)，如Windows、
Linux等
 自動搜索Windows 配置應用程序
 易于定位特定的EKI設備服務器串口
 支持DIN導軌安裝或面板式安裝

系統(tǒng)架構：
　　在WLAN中，接入點的作用類似于交換機。每個接入點都與其單元中的所有常規(guī)節(jié)點(即所謂的“客戶機”)進行通信，不管它們是固定的還是移動的。另一方面，接入點可以通過電纜或通過另一個獨立的無線網(wǎng)絡保持相互之間的連接，因此可以超越無線網(wǎng)絡的限制進行通信。
　　本方案主要采用研華無線AP EKI-6311G與無線串口服務器EKI-1351兩種設備。由于現(xiàn)場有100個PLC設備，且每臺PLC均需要采用無線方式傳輸至上位機。由于現(xiàn)場PLC與中控室距離較遠，且無線節(jié)點較多，為保障無線網(wǎng)絡傳輸?shù)目煽浚虼宋覀兺扑]每10臺PLC透過1臺無線AP連接，即總共需10臺無線AP。無線AP間采用WDS (Wireless Distribution System無線分布式系統(tǒng)) 技術，讓無線網(wǎng)絡的多臺無線AP設備靈活的橋接，方便的把100臺PLC的數(shù)據(jù)透過100個EKI-1351傳輸至無線AP，最終再上傳至中控室的上位機。

系統(tǒng)連接示意圖：

系統(tǒng)應用效果：
利用無線網(wǎng)絡模塊組建控制系統(tǒng)可以達到如下優(yōu)點：
 簡化了維修工作，減少了維修費用和停機時間，降低了設備的遠程診斷維修成本。
 節(jié)省通信電纜，易于更改通信路徑。
 解決移動設備的旋轉和移動造成的碳刷磨損和導線破裂的問題。可以與腐蝕環(huán)境中的設備建立低成本的連接。
研華工業(yè)級無線AP設備均具有54Mbps的高速傳輸速率、128位的 WEP加密、防塵、防水的IP65防護等級，增強的雙天線設計，大大提高了無線傳輸?shù)哪芰Γ軌蛟诳量痰默F(xiàn)場環(huán)境中構建可靠的無線通訊平臺。

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