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東風(fēng)重型車 張春雷
十堰華昌達(dá)機(jī)電有限公司 陳建福
菲尼克斯武漢辦事處 王煜
一、 引言
東風(fēng)二汽重型車廠（以下簡(jiǎn)稱重型車廠）裝配車間原有的四條自行小車線因工藝需要與板鏈實(shí)現(xiàn)同步，并實(shí)現(xiàn)板鏈的無(wú)極調(diào)速在自行小車上同步體現(xiàn)出來(lái)，需要將板鏈的速度的模擬量實(shí)時(shí)的傳給小車，在保留原有PLC的基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造，而且改造工期只有短，只是高溫假的10天左右，要求4條自行小車線全部改造到位，并滿足上班第一天的生產(chǎn)需要，不能有任何閃失。
目前我們應(yīng)用成熟的滑觸線數(shù)據(jù)通訊方式有：現(xiàn)場(chǎng)總線西門子的導(dǎo)軌放大器Prifibus通訊方式。當(dāng)由于本項(xiàng)目改造時(shí)間很短，改造線路多，還要和原有歐姆龍的PLC匹配，所以以上方式在此要求下很難實(shí)現(xiàn)。最后我們考慮使用目前先進(jìn)的無(wú)線通訊技術(shù)。
在確定采用無(wú)線方案后，經(jīng)過(guò)多方考察及性價(jià)比比較，最終選定德國(guó)的菲尼克斯的無(wú)線通訊產(chǎn)品。
二、 系統(tǒng)功能
(一) 設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)
控制信號(hào)全部用無(wú)線方式傳輸，只需要為小車提供電源，沒(méi)有了復(fù)雜的布線，減少了滑觸線和碳刷的數(shù)量，減少了滑動(dòng)帶來(lái)的機(jī)械磨損和碳刷消耗，使備件和人員維護(hù)成本大大降低。
傳統(tǒng)滑觸線控制方式受滑觸線級(jí)數(shù)的限制，小車的控制信號(hào)采用編碼方式，一旦接觸不良，容易出現(xiàn)誤碼和掉碼，小車故障率高。采用無(wú)線通訊的方式， 2.4G頻段的藍(lán)牙通訊協(xié)議保證了實(shí)時(shí)性通訊,通過(guò)跳頻擴(kuò)頻技術(shù),使系統(tǒng)抗干擾,穩(wěn)定可靠.大大降低故障率。
滑觸線的控制方式要保證基本的控制保護(hù)功能是采用線體分段，通斷的方式來(lái)傳遞信號(hào)的，信號(hào)受滑觸線級(jí)數(shù)的限制，只能保證基本的控制和保護(hù)功能。而無(wú)線的方式的采用，可以突破限制滑線限制，增加更多的控制和保護(hù)功能，使小車的運(yùn)行保護(hù)更加全面合理，安全可靠。
操作性強(qiáng)，擴(kuò)展性好。小車上沒(méi)有了復(fù)雜的接線回路，避免了小車故障，所有的小車診斷操作和參數(shù)設(shè)定都可以在地面主控進(jìn)行，減少攀爬作業(yè)。即使停車位置改造或者小車數(shù)量變化，工藝變化等都不用做滑觸線等硬件更改。只需要做相應(yīng)的主控調(diào)試。
小車可以根據(jù)外圍聯(lián)鎖設(shè)備的速度變化實(shí)現(xiàn)速度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。頻率變化非常的靈活，大大的提高了設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化。
(二) 硬件配置
以其中一條自行小車線配置的主要硬件清單。
主控單元由PLC控制器和無(wú)線基站FLM BT BS 3組成。無(wú)線基站作為I/O和PLC控制器的接口設(shè)備。可通過(guò)DEVICENET現(xiàn)場(chǎng)總線方式與歐姆龍PLC CJ1連接。
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無(wú)線I/O(IP67) |
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序 號(hào) |
型 號(hào) |
定貨號(hào) |
描 述 |
數(shù) 量 |
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1 |
FLM BT BS 3 |
2736770 |
無(wú)線基站 |
1 |
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2 |
FLM BT DIO 8/8 M12 |
2736767 |
無(wú)線I/O |
3 |
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3 |
FLM BK DN M12 DI 8 M12 |
2736343 |
DeviceNet模塊 |
1 |
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4 |
FLM BT ID-PLUG M12 |
2736783 |
輔件 |
3 |
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5 |
SAC-5P-MS/0.13-186/FS |
1518481 |
本地總線供電電纜 |
1 |
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6 |
SAC-5P-MSB/0.13-PUR/FSB SCO SH |
1518478 |
本地總線通訊電纜 |
1 |
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7 |
SACC-MS-4QO-0.75-MSCO |
1521591 |
傳感器接頭 |
24 |
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8 |
SAC-5P-MS/2,0-920/FS SCO |
1518229 |
總線通訊電纜 |
1 |
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9 |
SAC 5P-2,0-186/FS SCO |
1518368 |
供電電纜 |
4 |
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10 |
PROT-M12 |
1680539 |
蓋板 |
26 |
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11 |
SAC-5P-M12MS CAN TR |
1507816 |
終端電阻 |
1 |
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12 |
TAD-ISM-2400-ANT-VAN-3-0-SMA |
2885867 |
全向天線 |
4 |
(三) 工作原理
主控PLC完成所有的邏輯控制。小車上所有開關(guān)狀態(tài)，位置信息，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，速度信息等信號(hào)都通過(guò)無(wú)線I/O模塊進(jìn)行采集和交換，這些信息通過(guò)基站到達(dá)PLC單元，PLC通過(guò)程序執(zhí)行來(lái)完成所有的邏輯運(yùn)算，把執(zhí)行結(jié)果再通過(guò)基站傳送給小車上的無(wú)線I/O模塊予以輸出。以此來(lái)完成各種工藝要求的動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)。
圖 1 工作原理示意圖
圖 2 地面主站
圖 3 空中小車部分
三、安裝調(diào)試
(一) 如何編程ID-PLUG？
ID-PLUG就是每個(gè)I/O的身份識(shí)別卡，決定這個(gè)I/O是與哪個(gè)基站進(jìn)行通訊的前提，單個(gè)I/O模塊為了與基站通訊，需要連接數(shù)據(jù)，而這個(gè)連接數(shù)據(jù)保存在插入到該模塊中的ID-PLUG.在啟動(dòng)I/O模塊之前，先把連接數(shù)據(jù)從基站中寫到I/O模塊中，具體步驟如下：
第一, 確認(rèn)所有的連接無(wú)誤；給基站上電；
第二, 在”TN”旋轉(zhuǎn)編碼開關(guān)上設(shè)置合適的模塊地址；
第三, 插入ID-PLUG. ID-PLUG燈先變黃，然后變綠；
第四, 拔出編程好的ID-PLUG；
第五, 把ID-PLUG插入到I/O模塊中。
設(shè)置步驟：
1) 確認(rèn)編程過(guò)的ID-PLUG已插入到I/O模塊中；
2) 確認(rèn)基站被正確的組態(tài)；
3) 給基站上電.所有連接上的I/O設(shè)備的過(guò)程數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和數(shù)能夠從旋轉(zhuǎn)編碼開關(guān)上讀到；
4) 組態(tài)本地總線，然后啟動(dòng)本地總線；
5) 如果基站沒(méi)有建立起到I/O模塊的通訊連接，狀態(tài)字中的錯(cuò)誤位將置位，并且BT燈將顯示紅色；
6) 一但無(wú)線藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)通訊建立，就執(zhí)行一個(gè)邏輯檢測(cè)。如果過(guò)程數(shù)據(jù)長(zhǎng)度設(shè)置不正確，BT等將閃爍紅色，表示有一個(gè)I/O錯(cuò)誤發(fā)生；
7) 但邏輯檢測(cè)完成，BT燈將顯示綠色，表示I/O模塊可以數(shù)據(jù)交換。
故障安全： 當(dāng)與I/O模塊的無(wú)線連接被中斷即通訊失敗時(shí)，I/O模塊將切入到失敗安全模式。與I/O模塊的過(guò)程數(shù)據(jù)傳輸中斷，所有過(guò)程數(shù)據(jù)置零。當(dāng)通訊中斷恢復(fù)后，必須使用”set failsafe mode run”指令使能I/O模塊的過(guò)程數(shù)據(jù)交換.無(wú)線通訊的狀態(tài)可以通過(guò)”Get Error Code”指令查詢。
(二) 基站的設(shè)置：
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車組數(shù)量（臺(tái)） |
PD開關(guān) |
TN開關(guān) |
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1 |
5 |
1 |
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2 |
8 |
2 |
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3 |
S2 |
3 |
(三) 耦合器的設(shè)置：
當(dāng)基站的設(shè)置的設(shè)置完成后，就可以進(jìn)行耦合器的設(shè)置工作，具體步驟如下
1) 確認(rèn)所有的連接無(wú)誤；
2) 上電；
3) 從站讀取自己BT網(wǎng)絡(luò)的Local Bus：
在耦合器有兩個(gè)開關(guān)X1和X10，將X1撥到 B ，再將X10撥到D ，等待5秒，RUN閃紅燈到不閃，再將X10撥到E ，等待5秒，RUN閃黃燈到不閃，再將X10撥到F ，等待5秒，RUN閃綠燈到不閃，讀從站的Local Bus即完成。重新上電。
4) 設(shè)置從站波特率（默認(rèn)的是自適應(yīng)的波特率，這一步通常不用做）
將X1撥到你所需要的波特率（0：125K，1：250K，2：500K，3：自適應(yīng)），再將X10撥到D ，等待5秒，RUN閃紅燈到不閃，再將X10撥到E ，等待5秒，RUN閃黃燈到不閃，再將X10撥到F ，等待5秒，RUN閃綠燈到不閃，讀從站的Local Bus即完成。重新上電。
5) 設(shè)定節(jié)點(diǎn)地址
當(dāng)完成以上工作后，最后進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的設(shè)置，把 X1 和 X10設(shè)為你所需要的節(jié)點(diǎn)地址即可。重新上電。
(四) DeviceNet主站設(shè)置
只有正確設(shè)置輸入輸出控制字，DeviceNet主站才不會(huì)報(bào)錯(cuò)。注意IO地址分配上當(dāng)小車為3臺(tái)時(shí)，ID-PLUG所對(duì)應(yīng)的IO地址是倒過(guò)來(lái)的，也就是所3號(hào)小車所對(duì)應(yīng)的地址為第一個(gè)，然后是2號(hào)小車、1號(hào)小車。
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車組數(shù)量（臺(tái)） |
輸出字節(jié)數(shù) |
輸入字節(jié)數(shù) |
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1 |
10 |
13 |
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2 |
16 |
19 |
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3 |
24 |
27 |
結(jié)束語(yǔ)
目前此項(xiàng)目已安全運(yùn)行一年多，并達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。無(wú)線通訊控制自行小車從安裝調(diào)試開始到現(xiàn)在一直表現(xiàn)的相當(dāng)穩(wěn)定。通過(guò)此項(xiàng)目證明了菲尼克斯無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊可靠，應(yīng)用在環(huán)行自行小車自動(dòng)控制系統(tǒng)中能夠充分的發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)，性價(jià)比很高。在國(guó)內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)用在總裝自行小車輸送系統(tǒng)中，特別是自行小車改造項(xiàng)目中是一個(gè)全新的應(yīng)用。
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