一、場景實施背景

某大型智能制造園區(qū)內，生產車間與倉儲區(qū)需實現自動化數據交互?，F場配置一臺西門子PLC 1200控制器，安裝于車間室內配電箱中，負責集中控制整個生產線的邏輯運算與設備調度。在3500米至5公里外的倉儲區(qū)分布有8個ET 200SP分布式遠程IO模塊，用于采集倉儲設備狀態(tài)及執(zhí)行控制指令。

兩地之間存在多棟混凝土建筑阻隔，無法實現視距通訊，且地下布線需穿越市政道路，施工周期長達3個月，綜合成本超過20萬元。為解決跨區(qū)域設備通訊難題，項目方最終選擇捷米特JM-Bridge01S工業(yè)級無線網橋構建無線通訊鏈路，實現PLC與遠程IO模塊的實時數據交互。

二、項目痛點

1.距離與阻隔挑戰(zhàn)：3.5-5公里的傳輸距離超出普通工業(yè)無線設備的有效覆蓋范圍，且多道鋼筋混凝土墻體導致無線信號衰減嚴重，傳統WiFi方案無法滿足通訊需求。

2.工業(yè)協議兼容性：西門子PLC 1200與ET 200SP采用Profinet協議通訊，要求數據傳輸延遲≤50ms，丟包率＜0.1%，普通民用網橋難以保障工業(yè)控制協議的實時性。

3.環(huán)境干擾復雜：車間周邊存在大量變頻器、電焊機等強電磁干擾源，倉儲區(qū)附近有多個4G/5G基站，無線信道干擾嚴重，需具備強抗干擾能力的通訊設備。

4.施工限制：跨區(qū)域布線需獲得市政審批，破路施工將導致生產中斷至少15天，且后期維護成本高，難以適應未來設備擴展需求。

三、無線網橋功能簡介

本項目采用的捷米特JM-Bridge01S工業(yè)級無線網橋，專為工業(yè)自動化場景設計，具備以下核心功能：

1.遠距離傳輸能力：支持3-5公里非視距傳輸，采用高功率射頻模塊（27dBm）配合14dBi定向天線，可穿透2-3堵混凝土墻體保持穩(wěn)定通訊。在理想環(huán)境下，最大傳輸距離可達10公里，滿足項目最遠距離需求。

2.工業(yè)協議優(yōu)化：內置Profinet協議加速引擎，支持工業(yè)以太網幀優(yōu)先轉發(fā)，確保控制指令傳輸延遲≤20ms，滿足實時控制要求。

3.抗干擾設計：采用FHSS跳頻擴頻技術，可在2.4GHz頻段內實現每秒100次以上的頻率跳變，有效規(guī)避固定頻率干擾。同時支持信道自動掃描與最優(yōu)頻段選擇，在多干擾環(huán)境下保持通訊穩(wěn)定。

4.工業(yè)級可靠性：工作溫度范圍-45~85℃，支持24VDC±5%寬壓供電，具備IP30防護等級，可直接安裝于配電箱或戶外機柜中。設備采用導軌式安裝，符合工業(yè)現場安裝規(guī)范。

5.靈活組網能力：支持點對多點（Point-to-Multipoint）工作模式，單個主網橋可連接最多16個從網橋，滿足多節(jié)點IO模塊的擴展需求。

四、解決方案設計

1.網絡拓撲結構

·主網橋部署：在車間樓頂安裝JM-Bridge01S主網橋，配備24dBi拋物面定向天線，通過POE供電模塊連接至PLC 1200的以太網口。天線方向對準倉儲區(qū)方向，安裝高度距地面12米以減少障礙物遮擋。

·從網橋部署：每個ET 200SP模塊就近配置1臺JM-Bridge01S從網橋，采用16dBi平板定向天線，安裝于倉儲區(qū)建筑物頂部，統一指向主網橋方向。從網橋通過超五類屏蔽網線連接至ET 200SP的PROFINET接口。

·冗余設計：主網橋側配置2臺設備實現熱備份，當主設備故障時自動切換至備用設備，切換時間＜50ms，確保通訊不中斷。

2.技術參數配置

五、實施過程

1.現場勘測與規(guī)劃

使用頻譜分析儀掃描2.4GHz頻段干擾情況，選擇干擾最小的信道（本案例選擇信道11）

采用激光測距儀測量兩地實際距離（最遠點4.8公里）

通過無人機勘察最優(yōu)天線架設位置，確保信號傳輸路徑上遮擋物最少

2.設備安裝

在車間樓頂安裝3米高天線支架，固定主網橋及定向天線，調整俯仰角至12°

在倉儲區(qū)各節(jié)點安裝防水機柜，將從網橋與POE電源模塊集成安裝

采用屏蔽網線連接網橋與PLC/IO模塊，做好接地處理（接地電阻＜4Ω）

3.系統配置

通過WEB管理界面配置主網橋為點對多點模式，設置SSID與加密密鑰

從網橋依次接入網絡，自動獲取配置信息，完成與主網橋的配對

在西門子TIAPortal軟件中配置Profinet網絡，將遠程IO模塊納入PLC控制網絡

4.測試與優(yōu)化

使用Ping命令測試各節(jié)點通訊延遲（平均18ms，最大32ms）

進行24小時連續(xù)通訊測試，記錄丟包率（＜0.05%）

模擬墻體遮擋場景，驗證通訊穩(wěn)定性

調整部分節(jié)點天線角度，使信號強度提升10-15dBm

六、應用效果

1.通訊性能：系統運行半年以來，平均傳輸延遲穩(wěn)定在22ms，丟包率控制在0.03%以內，完全滿足西門子PLC與ET 200SP的通訊要求。即使在暴雨、大霧等惡劣天氣條件下，通訊鏈路仍保持穩(wěn)定。

2.可靠性指標：設備平均無故障運行時間（MTBF）達到50,000小時，支持自動重連功能，斷線后恢復時間＜3秒，未發(fā)生因通訊故障導致的生產中斷。

3.擴展能力：通過主網橋的點對多點架構，后期新增的2個ET 200SP模塊僅需簡單配置即可接入網絡，無需修改現有拓撲，擴展成本降低60%。

4.節(jié)能效益：整套無線系統功耗約35W，相比光纖傳輸方案（約120W）每年可節(jié)省電費約700元，且減少了線纜生產的碳排放。

七、實施前后效果對比

八、總結

捷米特JM-Bridge01S工業(yè)無線網橋通過以下技術特性成功解決了跨區(qū)域工業(yè)設備通訊難題：

1.采用跳頻擴頻技術與高增益天線組合，有效克服了3.5-5公里距離及墻體阻隔造成的信號衰減問題；

2.針對Profinet協議的優(yōu)化處理，確保了工業(yè)控制所需的實時性與可靠性，滿足智能制造場景的嚴苛要求；

3.點對多點組網模式為后期設備擴展提供了靈活支持，相比傳統有線方案降低了60%以上的綜合成本；

4.工業(yè)級設計使其能夠在復雜電磁環(huán)境中穩(wěn)定運行，平均無故障時間遠超項目預期。

本案例證明，在非視距、長距離的工業(yè)控制場景中，采用捷米特JM-Bridge01S無線網橋是替代傳統有線通訊的理想方案，尤其適合對施工周期、成本控制和擴展性有較高要求的智能制造項目。

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審核編輯 黃宇