在立體庫(kù)的部署過(guò)程中，由于搬運(yùn)設(shè)備都是離散式的，通訊往往都是采用無(wú)線來(lái)實(shí)現(xiàn)的，比如堆垛機(jī)，RGV等等。在調(diào)試過(guò)程中，無(wú)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)搞定。今天給大家?guī)?lái)一個(gè)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的報(bào)道。

　　XXX公司的立體倉(cāng)庫(kù)項(xiàng)目由XXX公司承接。立體庫(kù)分兩層，立庫(kù)一層是由三個(gè)堆垛機(jī)構(gòu)成，如下圖1所示：

圖1、立體庫(kù)中的堆垛機(jī)

　　每個(gè)堆垛機(jī)都運(yùn)行U型軌道上負(fù)責(zé)運(yùn)送相鄰兩個(gè)巷道的貨物，且每個(gè)堆垛機(jī)可以對(duì)其左右兩側(cè)的四個(gè)貨架（每一邊可對(duì)兩個(gè)并列的貨架操作）進(jìn)行存取貨物。U型軌道如下圖2所示：

圖2、U型軌道

　　每個(gè)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(gè)貨架），這樣一個(gè)堆垛機(jī)通過(guò)U型軌可對(duì)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(mǎn)了貨物如下圖3所示。

圖3、貨架上的貨物

　　立體庫(kù)的二層是由兩個(gè)堆垛機(jī)構(gòu)成，如下圖4所示：

圖4、二層的堆垛機(jī)

　　二層的每個(gè)堆垛機(jī)和一層的堆垛機(jī)一樣也可運(yùn)行U型軌道上負(fù)責(zé)運(yùn)送相鄰兩個(gè)巷道的貨物，且每個(gè)堆垛機(jī)可以對(duì)其左右兩側(cè)的四個(gè)貨架（每一邊可對(duì)兩個(gè)并列的貨架操作）進(jìn)行存取貨物。這樣一個(gè)堆垛機(jī)通過(guò)U型軌可對(duì)8列貨架操作。

　　現(xiàn)場(chǎng)的堆垛機(jī)的調(diào)度是由WCS（庫(kù)存管理系統(tǒng)）通過(guò)無(wú)線來(lái)控制。無(wú)線AP與WCS通過(guò)有線連接，無(wú)線客戶(hù)端安裝在堆垛機(jī)上并通過(guò)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?fù)鋱D：

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?fù)鋱D

　　現(xiàn)場(chǎng)的反映的問(wèn)題是當(dāng)無(wú)線信號(hào)不穩(wěn)定時(shí)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(mén)信號(hào)，ET200SP一但出現(xiàn)掉站就會(huì)引起堆垛機(jī)停機(jī)。

　　根據(jù)問(wèn)題描述判斷產(chǎn)生的原因有以下幾種可能：

　　當(dāng)PNIO通過(guò)無(wú)線通信時(shí)參數(shù)沒(méi)有正確設(shè)置更新時(shí)間和看門(mén)狗時(shí)間。

　　無(wú)線客戶(hù)端與無(wú)線AP之間無(wú)線通信參數(shù)設(shè)置的不合理。

　　現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線環(huán)境復(fù)雜，存在著大量的金屬障礙物，按理論計(jì)算出的AP安裝及天線的安裝不能滿(mǎn)足實(shí)際的環(huán)境。

　　整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(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(duì)于標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線應(yīng)用，PNIO的更新時(shí)間如下表1所示：

表1、標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線方式下的實(shí)時(shí)通信的參數(shù)設(shè)置

圖7、現(xiàn)場(chǎng)配置的PNIO的更新周期和看門(mén)狗時(shí)間

　　打開(kāi)用戶(hù)的TIA portal項(xiàng)目查看ET200SP的更新周期為128ms和看門(mén)狗時(shí)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(mén)狗設(shè)置正確后，需要判斷無(wú)線客戶(hù)端與無(wú)線AP之間無(wú)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(zhǎng)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(zhǎng)度設(shè)置

圖13、一層Client1的MAC模式及SSID設(shè)置

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

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

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

　　二的無(wú)線AP布置如下圖15所示，立庫(kù)覆蓋面積約為80米*40米的長(zhǎng)方形2個(gè)SCALANCE W774-1 AP布置兩個(gè)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(jì)算，這樣布置AP是沒(méi)有問(wèn)題的。需要實(shí)地勘察一下現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線環(huán)境，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境對(duì)于無(wú)線來(lái)說(shuō)非常的惡劣。一是貨架的密度非常高，這樣容易造成無(wú)線信號(hào)遮擋；二是貨架上部分區(qū)域已經(jīng)裝滿(mǎn)裝有金屬材質(zhì)貨物，這樣更加容易造成無(wú)線信號(hào)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(mǎn)金屬材質(zhì)貨物

圖18、二層部分已經(jīng)裝滿(mǎn)貨物及貨架密度

　　從上面的圖中可以得出的結(jié)論，理論計(jì)算的無(wú)線AP及天線的安裝不能滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用環(huán)境！此時(shí)只能實(shí)測(cè)實(shí)際環(huán)境下的無(wú)線的信號(hào)的強(qiáng)度。

　　測(cè)試方式是人站在堆垛機(jī)上通過(guò)有線連接到一層的Client3上，然后開(kāi)啟無(wú)線信號(hào)記錄，讓堆垛機(jī)沿著U型軌道連續(xù)運(yùn)行幾次，堆垛機(jī)運(yùn)行的方向如圖19所示，測(cè)出實(shí)際環(huán)境下的無(wú)線信號(hào)的強(qiáng)度如下圖20所示：

圖19、一層堆垛機(jī)3運(yùn)行軌跡

圖20、一層Client3無(wú)線信號(hào)的記錄

　　從上面的測(cè)試結(jié)果得出的結(jié)論：

　　堆垛機(jī)在U型軌道的出貨口時(shí)信號(hào)非常弱，已經(jīng)低于-80dBm，這個(gè)位置是距離AP最遠(yuǎn)的點(diǎn)，且這段貨架已經(jīng)放滿(mǎn)了金屬材質(zhì)貨物。

　　堆垛機(jī)運(yùn)行到中間的位置時(shí)，此時(shí)是距離AP比較近的位置的時(shí)候，信號(hào)的強(qiáng)度在強(qiáng)的時(shí)候可以達(dá)到-60 dBm以上

　　C. 在U型軌的部分時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度要高于出貨口的信號(hào)強(qiáng)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(yuǎn)的位置，但放置貨物的部分信號(hào)衰減的更厲害。

　　通過(guò)上面的測(cè)試再次驗(yàn)證了現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境對(duì)無(wú)線通信來(lái)說(shuō)非常惡劣。不能滿(mǎn)足PNIO通信對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足保證在-65 dBm以上。可以通過(guò)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明信號(hào)質(zhì)量在此環(huán)境中極度的差。見(jiàn)表2；

表2、信號(hào)強(qiáng)度記錄表及實(shí)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(hù)端的天線的安裝

圖22、AP的天線的安裝

圖23、無(wú)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(hào)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(hào)還如此的差，說(shuō)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(hù)端與AP之間的無(wú)線不受貨架及存儲(chǔ)貨物的影響，如圖24所示。這樣可以保證信號(hào)強(qiáng)度的質(zhì)量。

圖24、Rcoax方案的示例

　　通過(guò)SINEMA Server掃描現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)，在事件信息中提示W(wǎng)LAN的信號(hào)過(guò)低并接收錯(cuò)誤率過(guò)高如圖25所示：

圖25、SINEMA Server診斷到無(wú)線信號(hào)質(zhì)量非常差

　　在Sinema Server顯示的需要維護(hù)的設(shè)備都為SCALANCE W無(wú)線AP和無(wú)線客戶(hù)端，都是因?yàn)樾盘?hào)質(zhì)量太差！如圖26所和圖27所示：

圖26、需要維護(hù)的設(shè)備都為SCALANCE W

圖27、信號(hào)強(qiáng)度過(guò)低