摘 要

　　自動(dòng)焊接的應(yīng)用越來(lái)越廣泛斤讥，焊絲需求量也越來(lái)越大纱皆，同時(shí)要求層繞設(shè)備應(yīng)適應(yīng)各種規(guī)格的焊絲，且運(yùn)動(dòng)精準(zhǔn)可靠芭商，自動(dòng)化程度高派草。測(cè)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)提供了保障铛楣〗ǎ基于ModbuS協(xié)議的層繞機(jī)測(cè)控系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)，RS一485串行總線通信簸州，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)精確控制鉴竭，提高了纏繞精度和自動(dòng)化程度。焊絲主動(dòng)導(dǎo)開(kāi)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品的不足岸浑。設(shè)備經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用搏存，性能穩(wěn)定，工作可靠慷郎。

關(guān) 鍵 詞

　　可編程序控制器;變頻器;網(wǎng)絡(luò)測(cè)控

　　測(cè)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化啡产，提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)提供了保障，Modbus通信協(xié)議具有偵錯(cuò)能力強(qiáng)促驶、數(shù)據(jù)傳輸量大肢有、實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)^[1>成為目前自控領(lǐng)域使用非常廣泛的通訊協(xié)議。通過(guò)此協(xié)議叼榄，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)乳侮，進(jìn)行集中控制和數(shù)據(jù)共享等。目前國(guó)外生產(chǎn)的層繞機(jī)自動(dòng)化程度高硼货，自動(dòng)排線精確诉德，主動(dòng)導(dǎo)開(kāi)放線，層繞質(zhì)量高钢怪，但價(jià)格昂貴柱洽。國(guó)內(nèi)研制出的層繞機(jī)自動(dòng)排線不夠穩(wěn)定，且需人工干預(yù)鲁修，大多數(shù)為被動(dòng)導(dǎo)開(kāi)放線本谜，纏繞質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)效率低偎窘，均未采用網(wǎng)絡(luò)測(cè)控乌助。針對(duì)儲(chǔ)絲機(jī)構(gòu)料位的控制方案以及基于ModbuS協(xié)議的層繞機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，采用總線結(jié)構(gòu)并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)精確控制陌知，較好地解決了焊絲恒張力層繞控制和焊絲主動(dòng)導(dǎo)開(kāi)的技術(shù)難題他托，實(shí)現(xiàn)了焊絲的層繞線速度升降自適應(yīng)，自動(dòng)定長(zhǎng)停車(chē)等功能仆葡，提高了焊絲的層繞精度和設(shè)備的成功率赏参，且價(jià)格低廉。

1 測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能
　　隨著各種釬絲制品（如焊絲沿盅、電機(jī)和變壓器繞組等）需求量猛增把篓，迫切需求高精度和自動(dòng)化程度高的連續(xù)生產(chǎn)纏繞設(shè)備，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量腰涧，加快基于全數(shù)字交流伺服的高精度纏繞技術(shù)的研究迫在眉睫韧掩。

1.1 測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的總體結(jié)構(gòu)
　　基于M odbus協(xié)議的層繞機(jī)測(cè)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括中央控制單元窖铡、收線測(cè)控單元终睦、張力測(cè)控單元、導(dǎo)開(kāi)測(cè)控單元谨跌、直線行走單元和人機(jī)交互系統(tǒng)否抛。

1.2 各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和功能
　　中央控制單元PLC:對(duì)各單元所傳來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，控制各單元的執(zhí)行動(dòng)作吊烫。

　　收線測(cè)控單元:利用編碼器測(cè)出主軸電機(jī)速度言酪，由PLC控制收線變頻給定值。

　　張力測(cè)控單元:通過(guò)監(jiān)測(cè)浮動(dòng)輥所處位置即料位反映焊絲張力的變化情況谍钝，將料位分成9個(gè)狀態(tài)败饵，采用模糊控制對(duì)料位跟蹤調(diào)整，使浮動(dòng)輥處于最佳位置椭徙。

　　導(dǎo)開(kāi)測(cè)控單元:根據(jù)張力變化對(duì)導(dǎo)開(kāi)電機(jī)進(jìn)行控制熊过，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)導(dǎo)開(kāi)功能吝重。

　　直線行走單元:采用臺(tái)達(dá)伺服電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，保持焊絲纏繞角度胖真。

　　人機(jī)交互系統(tǒng):采用臺(tái)達(dá)觸摸屏對(duì)各種生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置以及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況柄错，發(fā)生故障作報(bào)警提示秉剑，RS一232接口連接方式。

2 通信系統(tǒng)介紹

　　Mobdus通訊協(xié)議廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，協(xié)議結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單通用池颈，大部分工控系統(tǒng)都支持這種協(xié)議雁韵。ModbuS標(biāo)準(zhǔn)定義了051模型第7層上的應(yīng)用層報(bào)文傳輸協(xié)議良瞧，它還將串行鏈路上的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化瞬雹，以便在一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和多個(gè)從節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行查詢和應(yīng)答。Modbus串行鏈路協(xié)議是一個(gè)主/從協(xié)議凤价，該協(xié)議位于051模型的第二層鸽斟。位于051第7層的MOdbus應(yīng)用協(xié)議定義了簡(jiǎn)單的獨(dú)立于其下面通信層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU），RS一485總線網(wǎng)絡(luò)的Modbus協(xié)議映射在發(fā)起ModbuS事務(wù)處理的主節(jié)點(diǎn)構(gòu)造Modbus PDU利诺，然后添加附加域構(gòu)造Modbus串行鏈路通信PDU湾盗。Modbus通信總是由主節(jié)點(diǎn)發(fā)起，主節(jié)點(diǎn)向從節(jié)點(diǎn)發(fā)出查詢命令并處理響應(yīng)立轧，從節(jié)點(diǎn)在沒(méi)有收到主節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求時(shí)并不主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)格粪，也不與其它子節(jié)點(diǎn)互相通信。主節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)刻只會(huì)發(fā)起一個(gè)Modbus事務(wù)處理氛改。

2.1 協(xié)議格式
　　Mdobus協(xié)議定義兩種串行傳輸模式:RTU模式和ASCl模式帐萎，規(guī)定了報(bào)文域信息位（bits）在線路上串行傳送方式，確定了數(shù)據(jù)信息如何形成報(bào)文和報(bào)文如何解碼臊癞。本系統(tǒng)采用RTU模式辐逝。在消息中的每個(gè)SBit字節(jié)包含兩個(gè)4Bit的十六進(jìn)制字符，見(jiàn)表1绣嫉。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是:在同樣的波特率下黄惭，可比ASCll方式傳送更多的數(shù)據(jù)^[2> 。

　　該模式下消息發(fā)送至少要以3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓間隔開(kāi)始普计。傳輸過(guò)程中祟俯，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不斷偵測(cè)網(wǎng)絡(luò)總線，包括停頓間隔時(shí)間內(nèi)迂唤。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)域（地址域）接收到五妹，相應(yīng)的設(shè)備就對(duì)接下來(lái)的傳輸字符進(jìn)行解碼，一旦有至少3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓就表示該消息的結(jié)束革惊。

2.2 檢查碼（CRC）
　　主機(jī)或從機(jī)可用校驗(yàn)碼進(jìn)行判別接收信息是否出錯(cuò)辞皇。錯(cuò)誤檢測(cè)域包含一16Bits值（用兩個(gè)8位的字符來(lái)實(shí)現(xiàn)）。錯(cuò)誤檢測(cè)域的內(nèi)容是通過(guò)對(duì)消息內(nèi)容進(jìn)行循環(huán)冗長(zhǎng)檢測(cè)方法得出的。CRC域附加在消息的最后符焊，添加時(shí)先是低字節(jié)然后是高字節(jié)淘太。故CRC的高位字節(jié)是發(fā)送消息的最后一個(gè)字節(jié)。錯(cuò)誤校驗(yàn)采用CRC一16校驗(yàn)方法圖规丽。
CRC 校驗(yàn)碼計(jì)算如下:

2.3 通信程序編制及參數(shù)設(shè)定

2.3.1 人機(jī)交互系統(tǒng)
2.3.1.1 主畫(huà)面
（1） 在操作面板上設(shè)有一個(gè)“重量CLR清零”按鈕蒲牧，此按鈕按下，則已纏繞焊絲重量清零;
如果保持按下35以上嘁捷，則累計(jì)重量清零（延時(shí)功能由PLC實(shí)現(xiàn)）造成。
（2）在主 畫(huà)面上設(shè)有“預(yù)置重量显熏、焊絲線徑雄嚣、已繞重量及累計(jì)重量”等數(shù)據(jù)。
（3）設(shè)有 “用戶參數(shù)”（見(jiàn)表4）喘蟆、“工藝參數(shù)”和“機(jī)械參數(shù)”三個(gè)子畫(huà)面切換按鈕缓升。

2.3.1.2 分畫(huà)面
（1） 機(jī)械參數(shù):設(shè)置排線中心角輸人，排線滯后角輸人蕴轨。
（2） 導(dǎo)開(kāi)變頻器給定頻率補(bǔ)償設(shè)定:可設(shè)置高料位導(dǎo)開(kāi)頻率補(bǔ)償值港谊、中高料位導(dǎo)開(kāi)頻率補(bǔ)償值、中低料位導(dǎo)開(kāi)頻率補(bǔ)償值和低料位導(dǎo)開(kāi)頻率補(bǔ)償值等橙弱。
（3） 角度傳感器報(bào)警和斷絲報(bào)警停車(chē)歧寺。
（4） 焊絲比重設(shè)定。

2.3.2 變頻器
變頻器選用臺(tái)達(dá)VFD一B系列傻椿，收線和導(dǎo)開(kāi)電機(jī)各有一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)阅秀，兩臺(tái)變頻器與可編程序控制器遵守ModbuS通訊協(xié)議。變頻器的參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表5肤狞。

2.3.3 可編程序控制器
　　采用臺(tái)達(dá)DVP一SX機(jī)型京拣，該機(jī)為01點(diǎn)（4DI+ZDO+ZAI+ZAO）特殊主機(jī)，內(nèi)建2位數(shù)的七段顯示模塊货瘫，直接對(duì)應(yīng)內(nèi)部寄存器帜猩。擴(kuò)展模塊為DVP06X一H模擬輸人/輸出混合模塊△拮疲可編程控制器與變頻器建立通訊程序見(jiàn)圖2朦阶。

　　主節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)從節(jié)點(diǎn)的程序流程見(jiàn)圖3。

3 結(jié)束語(yǔ)
　　測(cè)控系統(tǒng)越來(lái)越走向分布式瘪吭、網(wǎng)絡(luò)化民氏，基于Modbus的網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)在層繞機(jī)上已完全實(shí)現(xiàn)，主節(jié)點(diǎn)與各從節(jié)點(diǎn)之間采用了RS一485串行通信總線常枢，使測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的連線簡(jiǎn)潔久规，信號(hào)傳輸穩(wěn)定可靠，并采用模糊控制算法取得了良好的張力控制效果，極大提高了纏繞精度和自動(dòng)化程度蹦骑〈仁。可用企業(yè)局域網(wǎng)對(duì)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接到Internet網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控功能眠菇，生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng)結(jié)合的管控一體化發(fā)展边败，實(shí)現(xiàn)企業(yè)綜合自動(dòng)化。設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行良好捎废，工作穩(wěn)定可靠笑窜，便于操作，具有廣闊的市場(chǎng)前景登疗。

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