研華工業以太網交換機應用于太陽能熱電控制系統

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，現在人類社會的總能耗約13TW，全世界發電裝機容量不到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境污染，一些發達國家早在上世紀七十年代，就開始投資于工業開發太陽能。 太陽能熱電系統包括反射鏡的形式和參數、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。
　　研華的無線工業以太網產品發揮了特殊的優勢，克服了連接，工作環境方面的限制，在行業內得到了成功的應用。

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

系統解決方案：
方案描述：使用研華工業以太網交換機EKI-6311G和EKI-1351組成無線網絡架構。

產品選型及規格介紹：
802.11 b/g無線AP/網橋客戶端：
 符合IEEE802.11b/g標準
 支持IEEE802.3af標準以太網供電（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）
 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
 支持標準網絡API：Winsock,Socket
 提供多種網絡連接結構：輪詢、事件處理、點對點
 使用UDP協議時最多可允許4臺主機通過命令響應模式
同時接入
 支持使用TCP/IP協議的任何操作系統，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節點(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絡保持相互之間的連接，因此可以超越無線網絡的限制進行通信。
　　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。由于現場PLC與中控室距離較遠，且無線節點較多，為保障無線網絡傳輸的可靠，因此我們推薦每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) 技術，讓無線網絡的多臺無線AP設備靈活的橋接，方便的把100臺PLC的數據透過100個EKI-1351傳輸至無線AP，最終再上傳至中控室的上位機。

系統連接示意圖：

系統應用效果：
利用無線網絡模塊組建控制系統可以達到如下優點：
 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?？梢耘c腐蝕環境中的設備建立低成本的連接。
研華工業級無線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的能力，能夠在苛刻的現場環境中構建可靠的無線通訊平臺。

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