在立體庫的部署過程中，由于搬運設(shè)備都是離散式的，通訊往往都是采用無線來實現(xiàn)的，比如堆垛機，RGV等等。在調(diào)試過程中，無線網(wǎng)絡(luò)往往是折磨電氣控制工程師的一關(guān)。而工程師們往往采用各種利器才能將無線網(wǎng)絡(luò)搞定。今天給大家?guī)硪粋€來自現(xiàn)場的報道。

　　XXX公司的立體倉庫項目由XXX公司承接。立體庫分兩層，立庫一層是由三個堆垛機構(gòu)成，如下圖1所示：

圖1、立體庫中的堆垛機

　　每個堆垛機都運行U型軌道上負責(zé)運送相鄰兩個巷道的貨物，且每個堆垛機可以對其左右兩側(cè)的四個貨架（每一邊可對兩個并列的貨架操作）進行存取貨物。U型軌道如下圖2所示：

圖2、U型軌道

　　每個U型軌道一側(cè)的雙列貨架（堆垛可以把伸縮臂伸入到一邊的第二個貨架），這樣一個堆垛機通過U型軌可對8列貨架操作，貨架上的物品的材質(zhì)為金屬制品且貨架上存放滿了貨物如下圖3所示。

圖3、貨架上的貨物

　　立體庫的二層是由兩個堆垛機構(gòu)成，如下圖4所示：

圖4、二層的堆垛機

　　二層的每個堆垛機和一層的堆垛機一樣也可運行U型軌道上負責(zé)運送相鄰兩個巷道的貨物，且每個堆垛機可以對其左右兩側(cè)的四個貨架（每一邊可對兩個并列的貨架操作）進行存取貨物。這樣一個堆垛機通過U型軌可對8列貨架操作。

　　現(xiàn)場的堆垛機的調(diào)度是由WCS（庫存管理系統(tǒng)）通過無線來控制。無線AP與WCS通過有線連接，無線客戶端安裝在堆垛機上并通過有線連接著1500 PLC、變頻器、編碼器等電氣控制系統(tǒng)，而ET200SP分布式IO是連接到AP側(cè)的有線上。如下圖5一層網(wǎng)絡(luò)的Profinet網(wǎng)路組態(tài)；圖6為一層網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖：

圖5、一層網(wǎng)絡(luò)的Profinet網(wǎng)路組態(tài)

圖6、一層網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

　　現(xiàn)場的反映的問題是當無線信號不穩(wěn)定時就出現(xiàn)ET200SP與S7-1500的PNIO通信中斷。ET200SP上連接著急停和安全門信號，ET200SP一但出現(xiàn)掉站就會引起堆垛機停機。

　　根據(jù)問題描述判斷產(chǎn)生的原因有以下幾種可能：

　　當PNIO通過無線通信時參數(shù)沒有正確設(shè)置更新時間和看門狗時間。

　　無線客戶端與無線AP之間無線通信參數(shù)設(shè)置的不合理。

　　現(xiàn)場的無線環(huán)境復(fù)雜，存在著大量的金屬障礙物，按理論計算出的AP安裝及天線的安裝不能滿足實際的環(huán)境。

　　整個控制網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)是否存在不合理，導(dǎo)致邏輯通信鏈路出現(xiàn)擁塞現(xiàn)象或者網(wǎng)絡(luò)中接入了一些異常的設(shè)備不斷發(fā)送大量的廣播流量影響了網(wǎng)絡(luò)的正常通信。

　　1)根據(jù)上面的分析判斷首先檢查了PNIO通信參數(shù)的設(shè)置。對于標準無線應(yīng)用，PNIO的更新時間如下表1所示：

表1、標準無線方式下的實時通信的參數(shù)設(shè)置

圖7、現(xiàn)場配置的PNIO的更新周期和看門狗時間

　　打開用戶的TIA portal項目查看ET200SP的更新周期為128ms和看門狗時間為1920ms如上圖7所示，完全符合要求。

　　2）判斷 PNIO的更新周期及看門狗設(shè)置正確后，需要判斷無線客戶端與無線AP之間無線通信參數(shù)設(shè)置的不合理。一層AP的設(shè)置如下圖8、圖9、圖10所示：

圖8、一層AP的頻段及發(fā)射功率設(shè)置

圖9、一層AP的電線及饋線長度設(shè)置

圖10、一層AP的SSID設(shè)置

　　查看一層Client1的設(shè)置如下圖11、圖12、圖13所示

圖11、一層Client1的頻段及發(fā)射功率設(shè)置

圖12、一層Client1的電線及饋線長度設(shè)置

圖13、一層Client1的MAC模式及SSID設(shè)置

　　從上面的無線AP和無線Client的無線參數(shù)設(shè)置都符合要求

　　3）判斷無線AP和無線Client的無線參數(shù)設(shè)置設(shè)置不存在問題后，需要判斷現(xiàn)場無線的環(huán)境及天線的安裝情況：

　　一層的無線AP布置如下圖14所示，立庫覆蓋面積約為40米*40米的方形1個SCALANCE W774-1 AP布置在中心的位置；

　　二的無線AP布置如下圖15所示，立庫覆蓋面積約為80米*40米的長方形2個SCALANCE W774-1 AP布置兩個40米*40米的方形中心的位置

圖14、一層AP安裝位置圖

圖15、二層AP安裝位置圖

　　從理論的計算，這樣布置AP是沒有問題的。需要實地勘察一下現(xiàn)場的無線環(huán)境，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場的環(huán)境對于無線來說非常的惡劣。一是貨架的密度非常高，這樣容易造成無線信號遮擋；二是貨架上部分區(qū)域已經(jīng)裝滿裝有金屬材質(zhì)貨物，這樣更加容易造成無線信號衰減。如下圖16、圖17和圖18所示：

圖16、一層貨架密度

圖17、一層部分已經(jīng)裝滿金屬材質(zhì)貨物

圖18、二層部分已經(jīng)裝滿貨物及貨架密度

　　從上面的圖中可以得出的結(jié)論，理論計算的無線AP及天線的安裝不能滿足實際應(yīng)用環(huán)境！此時只能實測實際環(huán)境下的無線的信號的強度。

　　測試方式是人站在堆垛機上通過有線連接到一層的Client3上，然后開啟無線信號記錄，讓堆垛機沿著U型軌道連續(xù)運行幾次，堆垛機運行的方向如圖19所示，測出實際環(huán)境下的無線信號的強度如下圖20所示：

圖19、一層堆垛機3運行軌跡

圖20、一層Client3無線信號的記錄

　　從上面的測試結(jié)果得出的結(jié)論：

　　堆垛機在U型軌道的出貨口時信號非常弱，已經(jīng)低于-80dBm，這個位置是距離AP最遠的點，且這段貨架已經(jīng)放滿了金屬材質(zhì)貨物。

　　堆垛機運行到中間的位置時，此時是距離AP比較近的位置的時候，信號的強度在強的時候可以達到-60 dBm以上

　　C. 在U型軌的部分時的信號強度要高于出貨口的信號強度，原因是出貨口的貨架放置了貨物而在U型軌部分的貨架為空貨架，所以同為距離AP最遠的位置，但放置貨物的部分信號衰減的更厲害。

　　通過上面的測試再次驗證了現(xiàn)場的環(huán)境對無線通信來說非常惡劣。不能滿足PNIO通信對信號強度的要求遠遠不能滿足保證在-65 dBm以上。可以通過實測的數(shù)據(jù)來說明信號質(zhì)量在此環(huán)境中極度的差。見表2；

表2、信號強度記錄表及實際的通信速率

　　查看一下天線安裝是否正確，如下圖21、圖22和圖23所示：

圖21、客戶端的天線的安裝

圖22、AP的天線的安裝

圖23、無線AP在平面上安裝位置

　　從上面圖可以得出的結(jié)論:

　　AP的安裝位置現(xiàn)在是最合理的位置，綜合考慮整體的信號覆蓋此位置最佳位置。

　　AP的天線安裝正確

　　Client的天線安裝正確。

　　在上面天線安裝正確的情況下，信號還如此的差，說明此環(huán)境不適合使用全向天線的方案，應(yīng)該使用推薦的Rcoax漏波電纜的方案，沿著U軌道鋪設(shè)電纜這樣保證客戶端與AP之間的無線不受貨架及存儲貨物的影響，如圖24所示。這樣可以保證信號強度的質(zhì)量。

圖24、Rcoax方案的示例

　　通過SINEMA Server掃描現(xiàn)場的網(wǎng)絡(luò)，在事件信息中提示W(wǎng)LAN的信號過低并接收錯誤率過高如圖25所示：

圖25、SINEMA Server診斷到無線信號質(zhì)量非常差

　　在Sinema Server顯示的需要維護的設(shè)備都為SCALANCE W無線AP和無線客戶端，都是因為信號質(zhì)量太差！如圖26所和圖27所示：

圖26、需要維護的設(shè)備都為SCALANCE W

圖27、信號強度過低