本文阐述了无线通信技术所用装置的通信原理以及架构，分析了移行车与地面设备的无线通信技术，并与传统的滑触线铜排载波通信方法进行了横向对比。

目前国内客车涂装生产线大多属于劳动密集型，客车品种多、批量小，对生产线柔性化程度要求高，生产装备远远落后于乘用车和商用车，自动化程度低。随着人们对客车使用寿命、乘车安全与舒适度、车辆外观与细节制作质量要求的日益提高，高质、高效的涂装新技术在客车涂装生产线中的应用越来越广泛。

本文介绍的无线通信系统属于客车涂装生产线应用中的新技术，可以提高生产线的自动化程度，保障了设备安全可靠运行，对于提高生产效率、节约劳动力成本和降低能耗等具有一定意义。

移行车及其电控系统构成

客车涂装生产线中车体流向呈“S”型，移行车（见图1）是其中的关键设备，它将喷烘房等关键设备及节拍稳定的工序串联连接，负责车间内工件的迎来送往，起到桥梁作用。

移行车电控系统包括：电控柜，即琴式操作台（以下简称“琴台”），其内部安装了小型控制PLC、变频器等设备，琴台面板上安装了各种控制按钮和指示灯，是移行车电控系统的核心部分；远程按钮盒，用于辅助控制移行车的运行与紧急停止；分布于移行车各处的传感器，将移行车滚床上橇体信息和移行车位置信息传送给琴台内PLC，实现对移行车的自动控制。

移行车采用滑触线供电形式，无拖链结构，故无法直接通过电线电缆进行信号传输。目前移行车使用较多的通信方式为滑触线载波通信，即除了安装给移行车供电的滑触线铜排外，增加额外的铜排用于载波通信。具体通信方法为在琴台和地面均安装载波通信信号处理装置，将数字量信号转换为模拟量信号在滑触线铜排上进行传输和通信。此种通信以滑触线铜排为媒介和载体，受施工和安装水平影响较大，例如移行车地坑的平整程度，如果移行车运行过程中颠簸较大，电刷有可能脱落，导致无法通信。

本文介绍的此种无线通信方式，不需要特殊的载体，可以直接进行数字量信号交互传输，且不需要进行数模转换，实施简便、成本低廉、通信实时性高、信号传输稳定且性价比高，特别适合客车涂装线移行车通信使用。

移行车无线通信原理及特点

1.原理分析

无线通信装置为两个通过软件设定的相互匹配的模块。每个通信模块都有8个开关量输入通道和8个开关量输出通道。匹配的两个模块其中一个的输入对应另一个的输出，相同通道的开关量一一对应。当其中一个模块的某个通道输入状态发生改变时，与之匹配的另一个模块的对应通道输出状态发生相应改变。

动作过程如图2所示，模块1与模块2为相互匹配的模块，模块1的SW1通道与模块2的SW2通道相互匹配，当SW1动作时，SW2会相应动作，SW1与SW2始终保持动作的一致性。

输入通道工作原理：外部输入信号通过光耦进入模块内部回路，通过无线射频芯片（SI4432）将数字量信号转换为无线信号进行发射。

输出通道工作原理：无线模块内部射频芯片（SI4432）接收到无线信号后，输出有源信号至输出通道继电器，相应继电器线圈带电后使触点吸合，将信号输出至外部负载。

2.特点分析

该无线通信装置有以下特点：支持8路输入和8路输出的实时传输功能；可以实现开关量信号的多级转发，延展无线传输距离；输入通道与控制器核心部分通过光电隔离，输出通道全部继电器输出，触点可承受220V、5A的负载；支持冲突检测CSMA/CA及重传机制，确保无线传输的可靠性；支持休眠功能，适合电池供电的低功耗应用；具有在线模拟模块自检功能；可以根据环境，设置工作频点、空中速率、发射功率、串口速率和格式等；发射功率最大可达500MW，可视环境下通信距离可以达到2700m，可满足工业级需求。

移行车无线通信系统架构方案

目前客车涂装生产线已普遍使用以PLC为核心的模块化电控系统，本文以三菱系统为例，介绍移行车无线通信系统架构方案，其他如西门子、罗克韦尔自动化和欧姆龙等公司的PLC均可以此为模板进行借鉴和参考。

无线通信系统架构如图3所示，其中地面设备控制PLC（Q系列）、CC-Link现场总线、远程I/O模块（可输入或输出开关量信号）、信号线（将远程I/O模块与无线模块连接，并传输信号）和无线传输模块I（与无线传输模块II匹配）一起构成地面无线通信系统；无线传输模块II（与无线传输模块I匹配）、信号线和移动设备控制PLC（FX系列，自带I/O点）一起构成移动无线通信系统。地面设备控制PLC通过CC-Link现场总线将信号发送给远程I/O模块，远程I/O模块通过信号线将信号发送给无线传输模块I，无线传输模块I将收到的信号转化为无线信号进行发射，无线模块II收到无线信号后，转化为继电器信号通过信号线发送给移动设备控制PLC。从而通过无线通信方式完成两套PLC之间的信号传输。

移行车与地面设备通过无线传输进行通信，可以实现对移行车操作的远程自动控制，实现移行车的自动起动与停止，自动对位、自动交接，最终实现无人控制，提高生产效率，解放人力资源。

实际应用

该无线通信系统在我公司总承包的某客车涂装生产线项目中得到了实际应用，现已实现量产。该无线通信系统在涂装车间的多台移行车电控系统中得到了安装、调试和使用，经数月的生产验证，运行平稳、可靠，得到了业主方的认可与好评。

1.移行车无线通信系统的安装、实施

该无线通信系统的安装调试非常简便：

（1）将相匹配的一组无线通信模块，一块安装于移行车琴台内，另一块安装于地面部分有远程I/O模块或PLC的电控柜内；

（2）将无线模块天线与无线模块连接后放置于琴台或控制柜外；

（3）将无线通信模块的I/O点通过信号线与远程I/O模块或者PLC主机架上的本地输入、输出模块的I/O点进行一对一连接；无线模块的OUT点与I/O模块的IN点连接；无线模块的IN点与I/O模块的OUT点连接；COM端根据I/O模块是源型还是漏型，连接0V或者24VDC；

（4）根据远程I/O模块的站号或本地I/O模块所在主机架的卡槽位置，即可找出无线模块的I/O点所映射到现场总线中的实际地址，根据地址即可进行编程调试。

无线模块在琴台和电控柜内的安装接线情况如图4所示。

2.移行车无线通信系统的优势

搭载了无线通信系统的移行车电控系统与无此系统的移行车电控系统相比，具有明显优势，如表所示。

结语

此无线通信系统为一种新型系统集成方案，网络架构简单、信号传输稳定、数据实时、频段可配、覆盖宽广、抗干扰能力强且实用性高，可以在工业自动化、智能设备、信息管理、可视化调度和一体化监控等多种工业场合广泛应用。

随着无线技术的革新，工业领域的技术人员都在研究配置实用无线技术的可能性，以达到“风险最小化，资产实用最优化”的目标。为此，我们需要对应用市场进行培育和培训，消除用户对无线方案的疑虑，意识到无线技术的独特优势，促进无线技术的普及应用。