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本文作者：曹志剛單位：上海交通大學自動化系

行車又稱行吊，廣泛用于港口、車間、工地，是裝卸作業的重要設備。應生產單位要求，對原有系統進行設計改造。目前，國內行車通信系統基本上都是引進國外成熟技術，如德國樂可、英國得邏輯等，滿足連續化生產，有自動化程度高、上下工序間的數據信息傳輸要求準確及時等優點，而國內尚無類似可靠的產品，可以說，行車定位及通信系統被國外廠家長期壟斷，造成產品價格居高不下，進而使得維修成本昂貴。因此，有必要研發一套集成網絡數據接收，同時能夠進行無線轉發的通信系統。

1原系統分析

原有系統從1998年使用至今，曾發生過11次較大的設備故障，穩定性差，數據頻繁丟失，通信有延時，對正常作業帶來嚴重影響。而且由于該設備為科研性質的非成熟產品，故障后也不易修復，其中的一塊芯片廠家已停止生產，主從站備件已無法訂購。另外，原設備采用數碼管，顯示信息不全面，給操作工的作業也帶來一定麻煩。原有系統使用IO模塊處理網絡數據，資源節點有限。

2改造設計方案

整個系統可簡單分為地面局和車上局以及無線設備三部分。系統圖如圖1所示。

2．1地面局基本方案

地面局與主原料計算機建立高效可靠的TCP連接，為了同時完成從現有網絡接收數據并通過無線設備發送數據的要求，自主研發了一塊帶有網絡支持，串口通信支持的控制板。控制板經過數據完整性判斷后將數據送至無線AP，由于無需經過PIO設備，速度上和技術上比原有設備有較大提高。在設計上，力求穩定抗干擾，各種必備接口齊全，采用先進的以太網芯片，結合功能強大的cygnal單片機，達到取代PIO模塊，以及工控機及其繁瑣的軟件系統的目的。該控制板先與現場主原料計算機建立TCP連接，每次獲得網絡數據后傳給無線設備。地面局如圖2所示。

2．2車上局基本方案

車上局擬采用8．4寸的TFT液晶屏，256色顯示，對于作業數據顯示來說已經綽綽有余。控制板接收無線設備收到的信號，然后控制液晶屏輸出。畫面上顯示槽號、行車號、稱重值，操作工按照上面的數字操作即可，并且可以通過液晶面板下方的按鈕來切換不同槽號的顯示。此外，該畫面上顯示的所有內容與廢鋼指令室里終端計算機上顯示的畫面內容一致，終端畫面的更改能立即反映到行車顯示器上。外殼采用符合IP65等級的設計，力求抗振性強。車上局如圖3所示。

2．3無線部分基本方案

無線設備包括無線AP及無線接收設備兩個部分，各個組件均符合802．11b標準，頻率范圍2．4～2．4835GHz，對周圍其他設備干擾小，輻射范圍完全限制在廠房周圍，也符合我國無線電管理規定和技術標準，安全可靠。其中AP部分為DSSS(DirectSequenceSpreadSpectrum，直序擴頻)，最高帶寬11Mbit/s，天線采用12dbi全向天線。車上局天線為8dbi全向。

3軟件設計

3．1地面局部分

負責通過網絡從主原料計算機獲取報文，然后判斷數據完整性并加上校驗碼，最后發送至無線AP。地面局軟件流程圖如圖4所示。

3．2車上局部分

即時顯示當前槽內的各任務數值及稱量值。車上局軟件流程圖如圖5所示。

4XCOM通信

XCOM是自主開發的一款實現MessageQueuing技術的產品，用來在分布式應用中實現信息交換(InformationExchange)的一種中間件，通過它可以實現網絡上計算機之間的數據通信。XCOM作為通信中間件，對上層的應用程序提供了統一的編程接口。對用戶來說，即使不具備Ethernet和TCP/IP的知識，只要掌握了簡單的API接口，就可以和對方的應用程序進行數據通信了。

4．1XCOM特點

1)可配置的并發方式

XCOM3可根據應用需要，配置不同的并發方式。比如多進程或多線程等，以滿足更大應用的需要。

2)可靠性

XCOM3實現底層應答機制，用戶可以根據要求對需要應答的電文進行配置，這樣可以保證數據的可靠傳輸和接收。

3)采用跨平臺的設計

能夠適應目前流行的各種操作系統:AIX，HP－UX，LINUX和Win32等平臺。

4)簡單的API應用調用

提供了豐富的C/C++、Java和數據庫的接口，應用通過這些接口可以直接和XCOM通信。

5)模塊化的設計

處理流程實現模塊化，模塊之間是松耦合的，模塊間通過消息進行數據交互，這樣易于升級和維護。

6)實時的網絡監控及管理

提供實時管理監控網絡狀態及消息的功能。通過管理配置工具，系統管理員可以及時地發現網絡故障及系統運行的異常情況。通過系統提供的相關工具進行處理，可以在運行過程中對結點的通信狀態進行控制，可以打開或關閉某些結點，可以改變某些結點的連接關系。通過管理配置工具，可以實現對消息的管理。

7)可伸縮的管理配置工具

提供Browser管理配置工具，該管理配置工具是可伸縮的。通過配置，管理配置工具可實現對結點構成的虛擬網絡上的任一結點進行管理監控。

8)完善的日志機制

日志機制采用分級制，不同的日志級別對系統運行過程記錄的詳細程度不同，通過這些日志可對系統的運行狀態進行監控，也可對系統的運行情況進行審計。

9)動態加載電文協議

新的電文協議可以動態加載，這樣可實現功能擴充性。

4．2發送流程

XCOM啟動時，將相關配置信息載入內存中，當應用程序發送電文時，XCOM根據電文號(MessageId)，找到相關電文號所對應的代號(HostDC)，再將電文發送出去。XCOM發送流程圖如圖6所示。

4．3接收流程

XCOM啟動時，將相關配置信息載入內存中，當應用程序接收到電文時，XCOM根據電文號(Message-Id)，找到相關電文號所對應的進程名(RelevantPro-cessName)，如果該進程名不為0，則將接收到的數據按照一定格式傳送給該進程名的進程;否則XCOM根據電文號(MessageId)，找到相關電文號所對應的接收通道號(IncomingChannelNumber);如果該接收通道號不為0，則將接收到的電文按照一定格式放入一塊內存中，應用XCOM提供的API接口由應用程序來取走該數據。XCOM接收流程圖如圖7所示。

4．4C/C++編程

1)發送電文2)接收電文

5結束語

1)系統的投運不僅降低了故障率，保證了生產的正常運行，而且減少了維修費用，為企業節省設備維修費。

2)行車無線通信控制系統實現了接收、處理、轉發，顯示計算機主原料計算數據，并達到了穩定、高速、方便和快捷等要求。

3)相關技術改造的應用可在龍門吊、塔吊等吊車上推廣，既有廣闊的技術前景，又有顯著的經濟效益。