在立體庫的部署過程中，由于搬運設備都是離散式的，通訊往往都是采用無線來實現的，比如堆垛機，RGV等等。在調試過程中，無線網絡往往是折磨電氣控制工程師的一關。而工程師們往往采用各種利器才能將無線網絡搞定。今天給大家帶來一個來自現場的報道。

　　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。

　　現場的堆垛機的調度是由WCS（庫存管理系統）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，而ET200SP分布式IO是連接到AP側的有線上。如下圖5一層網絡的Profinet網路組態；圖6為一層網絡的網絡拓撲圖：

圖5、一層網絡的Profinet網路組態

圖6、一層網絡的網絡拓撲圖

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

　　根據問題描述判斷產生的原因有以下幾種可能：

　　當PNIO通過無線通信時參數沒有正確設置更新時間和看門狗時間。

　　無線客戶端與無線AP之間無線通信參數設置的不合理。

　　現場的無線環境復雜，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境。

　　整個控制網絡的拓撲結構是否存在不合理，導致邏輯通信鏈路出現擁塞現象或者網絡中接入了一些異常的設備不斷發送大量的廣播流量影響了網絡的正常通信。

　　1)根據上面的分析判斷首先檢查了PNIO通信參數的設置。對于標準無線應用，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設置

圖7、現場配置的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之間無線通信參數設置的不合理。一層AP的設置如下圖8、圖9、圖10所示：

圖8、一層AP的頻段及發射功率設置

圖9、一層AP的電線及饋線長度設置

圖10、一層AP的SSID設置

　　查看一層Client1的設置如下圖11、圖12、圖13所示

圖11、一層Client1的頻段及發射功率設置

圖12、一層Client1的電線及饋線長度設置

圖13、一層Client1的MAC模式及SSID設置

　　從上面的無線AP和無線Client的無線參數設置都符合要求

　　3）判斷無線AP和無線Client的無線參數設置設置不存在問題后，需要判斷現場無線的環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場的無線環境，發現現場的環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；二是貨架上部分區域已經裝滿裝有金屬材質貨物，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、一層部分已經裝滿金屬材質貨物

圖18、二層部分已經裝滿貨物及貨架密度

　　從上面的圖中可以得出的結論，理論計算的無線AP及天線的安裝不能滿足實際應用環境！此時只能實測實際環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型軌道連續運行幾次，堆垛機運行的方向如圖19所示，測出實際環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

　　從上面的測試結果得出的結論：

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

　　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場的環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。可以通過實測的數據來說明信號質量在此環境中極度的差。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論:

　　AP的安裝位置現在是最合理的位置，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，說明此環境不適合使用全向天線的方案，應該使用推薦的Rcoax漏波電纜的方案，沿著U軌道鋪設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量。

圖24、Rcoax方案的示例

　　通過SINEMA Server掃描現場的網絡，在事件信息中提示WLAN的信號過低并接收錯誤率過高如圖25所示：

圖25、SINEMA Server診斷到無線信號質量非常差

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

圖26、需要維護的設備都為SCALANCE W

圖27、信號強度過低