移動(dòng)成型鼓無(wú)線通信數(shù)傳技術(shù)研究?

曹夢(mèng)龍,王小驥

(1.青島科技大學(xué)自動(dòng)化與電子工程學(xué)院,山東青島 266042;2.軟控股份有限公司研究生院,山東青島 266042;3.青島科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,山東青島 266042)

0 引 言

輪胎成型設(shè)備的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),提出了對(duì)設(shè)備質(zhì)量、效率和成本的新要求.為此,從技術(shù)上突破兩鼓、三鼓、四鼓成型機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念、創(chuàng)立新型的輪胎成型設(shè)備結(jié)構(gòu)是必需的.本文提出基于單元組合生產(chǎn)線的概念,目標(biāo)是提高和改善輪胎成型設(shè)備質(zhì)量、效率和成本,并力求使上述指標(biāo)有所突破.根據(jù)技術(shù)調(diào)研,20世紀(jì)90年代中期,日本、意大利已經(jīng)開(kāi)始研究組合式成型生產(chǎn)線,但至今沒(méi)有產(chǎn)品推向市場(chǎng).除了日本和意大利,在世界范圍內(nèi)成型機(jī)的技術(shù)基本上都處于相對(duì)穩(wěn)定期,也沒(méi)有在技術(shù)、質(zhì)量、效率方面具有突破性指標(biāo)的產(chǎn)品在市場(chǎng)上出現(xiàn).由此看出兩鼓、三鼓和四鼓成型機(jī)的技術(shù)已經(jīng)成熟,大的結(jié)構(gòu)性的改進(jìn)空間已經(jīng)不存在,有必要在生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)上進(jìn)行創(chuàng)新性改進(jìn).

成型機(jī)的機(jī)械化、聯(lián)動(dòng)化、自動(dòng)化發(fā)展很快.目前,成型設(shè)備已由完備的成型鼓、帶束層貼合鼓、功能齊全的供料架、傳遞環(huán)、壓輥裝置及自動(dòng)的激光指示燈系統(tǒng)組成.在成型過(guò)程中的各種布料及橡膠部件的導(dǎo)開(kāi)、定長(zhǎng)、截?cái)唷⑺皖^、貼合、接頭以及鋼絲圈的輸送就位等工序均由機(jī)械化、聯(lián)動(dòng)化的功能來(lái)執(zhí)行.這些動(dòng)作又通過(guò)各種傳感元件將信號(hào)輸送到PLC,由電腦進(jìn)行控制,用以實(shí)現(xiàn)一定程度的自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程.現(xiàn)在的成型機(jī)每個(gè)鼓擔(dān)負(fù)許多功能,很多工序必須在一個(gè)鼓上完成,這勢(shì)必導(dǎo)致供料架的復(fù)雜化以及聯(lián)動(dòng)動(dòng)作的相互干擾,不利于成型過(guò)程的全自動(dòng)化控制.如果將每個(gè)工序由一個(gè)鼓來(lái)完成,則供料機(jī)構(gòu)也可以分解,這對(duì)全自動(dòng)化技術(shù)的設(shè)計(jì)將帶來(lái)很大方便.

工業(yè)化國(guó)家已投入了大量的人力、物力、財(cái)力對(duì)全自動(dòng)化輪胎成型技術(shù)及設(shè)備進(jìn)行了多年研究,目前有些技術(shù)和成型設(shè)備已經(jīng)具備投產(chǎn)條件,但是他們對(duì)這些技術(shù)都進(jìn)行了嚴(yán)格保密.從一些資料中可以看出目前國(guó)內(nèi)外新技術(shù)具有如下共同點(diǎn):以成型為中心,全面鋪開(kāi)自動(dòng)化操作;采用低溫連續(xù)混煉工藝;撤并部件預(yù)制及停放工序.可見(jiàn),全自動(dòng)化輪胎成型技術(shù)將是最具有發(fā)展前景和最活躍的發(fā)展動(dòng)向[1].

為進(jìn)一步提高輪胎企業(yè)綜合自動(dòng)化水平,使綜合自動(dòng)化技術(shù)深入到輪胎成型各生產(chǎn)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)及時(shí)掌握成型設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況,力求達(dá)到無(wú)人值守,全面提高輪胎生產(chǎn)的管理水平,開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了組合成型生產(chǎn)線綜合數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng).在該系統(tǒng)中,由于移動(dòng)鼓存在移動(dòng)工作特性,其電氣參數(shù)的傳輸需采用無(wú)線收發(fā)方式與監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng).隨著通信技術(shù)的發(fā)展,信息的獲取與傳輸方式逐步從有線過(guò)渡到無(wú)線.作為無(wú)線通信方式的一種,無(wú)線數(shù)傳技術(shù)近年來(lái)得到了廣泛關(guān)注及應(yīng)用,相應(yīng)的產(chǎn)品也已滲透到社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域,如工業(yè)數(shù)據(jù)采集、無(wú)線抄表、區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)、城市路燈監(jiān)控、水文監(jiān)測(cè)、熱網(wǎng)與氣網(wǎng)監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)等[2].在移動(dòng)成型鼓上,通過(guò)連線的方法得到傳感器的信號(hào)顯然有一定難度.采用無(wú)線方式來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳送,可以較好地解決這一問(wèn)題[3].

1 新概念成型生產(chǎn)線單元組成

成型生產(chǎn)線是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),系統(tǒng)輸入的是與制造有關(guān)的物料、設(shè)備、工具、能源、人員、制造理論、制造工藝和制造信息等,輸出的是一個(gè)合格的產(chǎn)品[4],新概念組合式成型生產(chǎn)線在模型建立的過(guò)程中考慮系統(tǒng)的可重構(gòu)性,目的在于改進(jìn)系統(tǒng)的內(nèi)部架構(gòu),更加適應(yīng)于市場(chǎng)需求的變化,更好地滿足客戶(hù)的需求,最大限度延長(zhǎng)系統(tǒng)的生命周期,包含可重構(gòu)特性設(shè)計(jì)的生產(chǎn)線在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可以通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部的一次重組來(lái)切換或替換故障單元,起著補(bǔ)充和冗余的作用.組合式生產(chǎn)線具有全自動(dòng)化的因素,在系統(tǒng)發(fā)生故障后,可以通過(guò)故障檢測(cè)和定位采取相應(yīng)的故障處理策略使系統(tǒng)從故障狀態(tài)恢復(fù)到正常工作狀態(tài).組合式可重構(gòu)成型系統(tǒng)連續(xù)工作模擬流程以及內(nèi)部動(dòng)態(tài)重構(gòu)如圖1和圖2所示.

圖1 組合可重構(gòu)成型系統(tǒng)連續(xù)工作流程示意圖Fig.1 Continuous work flow diagram of combined reconfigurable tyre building system

基于上述思想在成型工藝流程中對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分解,如圖3所示,依據(jù)分解環(huán)節(jié)建立組合式生產(chǎn)線模型.

組合生產(chǎn)線中移動(dòng)鼓是帶有地面安裝軌道的傳遞式設(shè)備,圍繞輪胎成型生產(chǎn)線可配置一些不同部件的供料裝置,例如:帶束層供料裝置;冠帶層供料裝置;供胎面裝置;胎體供料裝置;壓合裝置.所有這些設(shè)備和供料裝置可組成一個(gè)完整的組合輪胎成型生產(chǎn)線.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)所要達(dá)到的第一個(gè)目的是減少人工操作的含量,這不僅僅為了增加生產(chǎn)能力,也是為了改善重構(gòu)性.組合輪胎成型生產(chǎn)線是高度自動(dòng)化的生產(chǎn)線,人工操作含量被減到最小,具有高生產(chǎn)能力.

圖2 組合式成型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)重構(gòu)實(shí)現(xiàn)示意圖Fig.2 Dynamic reconfigurable schematic diagram of combined tyre building system

圖3 成型系統(tǒng)工藝分解Fig.3 Process decomposition of tyre building system

帶束層自動(dòng)供料裝置設(shè)計(jì)成具有自動(dòng)測(cè)量(沒(méi)有變形),定長(zhǎng)切割,精確導(dǎo)向定位功能等單元,包括:①主機(jī)架結(jié)合件,上面裝有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)滾道輸送裝置,同時(shí)每個(gè)輸送裝置的頂部有帶束層裁斷系統(tǒng);②兩個(gè)導(dǎo)開(kāi)工位,用標(biāo)準(zhǔn)的或定做的卷軸;③帶束層裁斷系統(tǒng);④帶束層導(dǎo)向?qū)χ邢到y(tǒng),可實(shí)現(xiàn)精確的對(duì)接.

冠帶層供料裝置包括:①導(dǎo)開(kāi),適合操作靈活寬度的冠帶層;②環(huán)路控制;③具有前端導(dǎo)向的貼合裝置;④冠帶層切刀;⑤布卷卷軸.

胎面供料裝置配置在帶束胎面貼合鼓的前面,容易放置胎面膠,包括帶有滾道和導(dǎo)向裝置的主架,可以借助于中心的溝槽或者胎面膠的邊沿來(lái)導(dǎo)向.胎面供料裝置適用寬度可調(diào)的胎面膠,胎面導(dǎo)向裝置高度可調(diào).

控制單元可用工業(yè)上的可編程序邏輯控制器,采用伺服傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)精確的同步,可以把故障診斷、輪胎規(guī)范和維護(hù)指南存儲(chǔ)在上位機(jī)中.

2 移動(dòng)成型鼓單元的協(xié)議統(tǒng)一無(wú)線通信

針對(duì)組合成型生產(chǎn)線中移動(dòng)鼓單元的運(yùn)動(dòng)特性,將傳感器技術(shù)與無(wú)線通信技術(shù)相結(jié)合,研制適用于各類(lèi)傳感器的無(wú)線數(shù)傳模塊以實(shí)現(xiàn)對(duì)被監(jiān)測(cè)點(diǎn)的無(wú)線測(cè)量.采用RS-485總線作為數(shù)據(jù)傳輸鏈路,把無(wú)線終端設(shè)備和其它終端設(shè)備通過(guò)統(tǒng)一協(xié)議掛接到總線上[5].先將移動(dòng)鼓 PLC的RS485通信接口與無(wú)線發(fā)射裝置進(jìn)行有效電氣對(duì)接,然后將無(wú)線接收裝置安裝在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控分站固定部分,從而使移動(dòng)鼓的數(shù)據(jù)采集與控制實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸模式,最后經(jīng)RS485通信接口與成型系統(tǒng)通信主站聯(lián)網(wǎng).

2.1 移動(dòng)成型鼓的移動(dòng)載體控制方案設(shè)計(jì)

移動(dòng)成型鼓的運(yùn)動(dòng)載體是一個(gè)半自主移動(dòng)四輪小車(chē),小車(chē)的整個(gè)控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上是分布式的,由上位機(jī)和下位機(jī)兩部分構(gòu)成.上位機(jī)是一臺(tái)PC,作為監(jiān)控中心,其作用是實(shí)現(xiàn)控制策略,進(jìn)行路徑跟蹤以及路徑規(guī)劃,發(fā)出控制指令進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控.下位機(jī)采用可編程控制器,固定在小車(chē)移動(dòng)車(chē)體上,負(fù)責(zé)接收主控計(jì)算機(jī)指令并分配給各個(gè)子系統(tǒng),同時(shí)把各個(gè)子系統(tǒng)的傳感信息發(fā)送到計(jì)算機(jī),兩者通過(guò)無(wú)線模塊進(jìn)行通信[6].

小車(chē)底層控制系統(tǒng)根據(jù)接收到的來(lái)自監(jiān)控中心的指令以及傳感器信息控制小車(chē)的運(yùn)動(dòng),完成小車(chē)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、停止等動(dòng)作.為了滿足在復(fù)雜環(huán)境下對(duì)小車(chē)的有效控制,控制系統(tǒng)必須具有良好的機(jī)動(dòng)性和靈活性,使小車(chē)具有向各個(gè)方向行駛的能力和可控能力,最終實(shí)現(xiàn)小車(chē)的平穩(wěn)運(yùn)動(dòng).

采用無(wú)線通信方式從上位機(jī)監(jiān)控中心接收指令信息,根據(jù)指令信息實(shí)現(xiàn)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)控制.在這個(gè)過(guò)程中需要對(duì)通過(guò)無(wú)線通訊接收到的指令信息進(jìn)行通信協(xié)議解算,得到小車(chē)下一步的位置信息和速度信息,并且需要把小車(chē)當(dāng)前位置信息與下一步的位置信息進(jìn)行比較得到小車(chē)下一步的運(yùn)動(dòng)方向,最后根據(jù)解算信息進(jìn)行運(yùn)動(dòng)判斷,完成閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制,返回后繼續(xù)接收下一步的指令信息.

將解算信息中的速度信息和位置信息作為給定輸入進(jìn)行閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制,主要完成對(duì)驅(qū)動(dòng)小車(chē)的直流電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制,使小車(chē)能夠平穩(wěn)運(yùn)行.對(duì)驅(qū)動(dòng)小車(chē)的直流電機(jī)采用電流環(huán)和位置環(huán)構(gòu)成的全數(shù)字雙閉環(huán)PID控制策略,如圖4所示.

圖4 小車(chē)直流電機(jī)雙閉環(huán) PID控制圖Fig.4 Chart of vehicle DC dynamo double loop PID control

小車(chē)啟動(dòng)、停轉(zhuǎn)或者大幅度增減設(shè)定值的時(shí)候,短時(shí)間系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)較大的偏差,引起積分飽和效應(yīng),造成系統(tǒng)震蕩.為消除積分飽和,在控制系統(tǒng)中可采用抗積分飽和控制策略.工作時(shí)時(shí)監(jiān)控中心將移動(dòng)小車(chē)的運(yùn)行路線通過(guò)無(wú)線通訊以指令的形式傳給小車(chē),小車(chē)解算指令后響應(yīng)指令做出相應(yīng)的動(dòng)作.

2.2 通信協(xié)議選擇

輪胎行業(yè)的工業(yè)控制模式已從單機(jī)走向集中監(jiān)控.工業(yè)控制器聯(lián)網(wǎng)也為網(wǎng)絡(luò)管理提供了方便.Mod-Bus協(xié)議就是工業(yè)控制器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的一種,通過(guò)此協(xié)議,控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如以太網(wǎng))和其它設(shè)備之間可以進(jìn)行通信.它的開(kāi)放性、可擴(kuò)充性和標(biāo)準(zhǔn)化使它成為一個(gè)通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn).ModBus可以應(yīng)用在支持ModBus協(xié)議的PLC和PLC之間、PLC和個(gè)人計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)之間、遠(yuǎn)程PLC和計(jì)算機(jī)之間以及遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間(通過(guò)Modem連接).由于ModBus是一個(gè)事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),許多廠家的PLC和HMI、組態(tài)軟件都支持ModBus,因此,ModBus有著廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ).在實(shí)際應(yīng)用中,可以使用RS232、RS485/422、Modem加電話線、甚至TCP/IP來(lái)聯(lián)網(wǎng).本文聯(lián)網(wǎng)通信總線采用RS485傳輸,通信協(xié)議采用ModBus標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議.

組合式成型生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)備可以分別選用三菱公司的F2NX系列 PLC、西門(mén)子公司的S7200系列PLC以及LG公司的K120系列PLC,這幾種終端設(shè)備在移動(dòng)鼓上應(yīng)用具有較高的性?xún)r(jià)比.可以采用LG公司PLC提供的RS485通訊接口,激活其通訊模式,因LG本身支持ModBus標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議,所以可突破 LG聯(lián)網(wǎng)瓶頸.西門(mén)子S7-200PLC支持ModBus標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議,但需要進(jìn)行軟件設(shè)置,通過(guò)軟設(shè)置可實(shí)現(xiàn)其聯(lián)網(wǎng)功能.三菱FX2N系列PLC本身不支持ModBus標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議,可通過(guò)擴(kuò)展通訊模塊以硬設(shè)置的方式完成其聯(lián)網(wǎng)功能.

2.3 移動(dòng)鼓無(wú)線通信技術(shù)設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)

確立通信協(xié)議后就可以設(shè)計(jì)無(wú)線通信聯(lián)網(wǎng)方案.組合成型生產(chǎn)線移動(dòng)鼓選用三菱FX2N-64MR型PLC可編程控制器進(jìn)行各種動(dòng)作控制.移動(dòng)鼓運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)包括運(yùn)行速度、定位角度、牽引電流、液壓系統(tǒng)壓力、故障狀態(tài)等,可通過(guò) RS485通訊接口實(shí)時(shí)向外傳輸.基于移動(dòng)成型鼓 PLC控制器裝載在移動(dòng)部位,難以通過(guò)通信電纜介質(zhì)與成型機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接,方案采用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)方式,通過(guò)無(wú)線收發(fā)裝置收發(fā)狀態(tài)數(shù)據(jù),依據(jù)所選擇的協(xié)議模型設(shè)定通訊協(xié)議,實(shí)現(xiàn)與其它終端設(shè)備聯(lián)網(wǎng)[7].

1)移動(dòng)成型鼓無(wú)線通信技術(shù)方案設(shè)計(jì)

首先將移動(dòng)鼓PLC的RS485通信接口與無(wú)線發(fā)射裝置設(shè)置在移動(dòng)設(shè)備上,如圖5所示.然后再將無(wú)線接收裝置設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控分站固定位置,如圖6所示.通過(guò)此種通信方式使移動(dòng)成型鼓的狀態(tài)信息上傳下達(dá).無(wú)線數(shù)傳模塊通信收發(fā)功率為1 W,開(kāi)闊地域發(fā)收距離為4 km,具有抗強(qiáng)干擾的有效距離也可以達(dá)到300 m,成型生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)使用無(wú)線方式通信足以滿足要求.

無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊通過(guò)RS-485總線獲取現(xiàn)場(chǎng)終端設(shè)備的參數(shù),并依無(wú)線方式發(fā)送出去,現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控分站的無(wú)線數(shù)據(jù)接收模塊接收數(shù)據(jù),并經(jīng)RS-232總線發(fā)送到中心數(shù)據(jù)服務(wù)器,服務(wù)器記錄、存儲(chǔ)采集的參數(shù)形成報(bào)表.

圖5 移動(dòng)鼓PLC通信無(wú)線發(fā)射轉(zhuǎn)換裝置Fig.5 Wireless launch device of PLC in mobile building drum

2)移動(dòng)成型鼓無(wú)線通信技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)

正常數(shù)據(jù)采集通信時(shí)序?yàn)?發(fā)射端的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊通過(guò)RS-485總線間隔lS循環(huán)發(fā)送數(shù)據(jù)采集命令(命令字符串中包含數(shù)據(jù)采集模塊的地址),相應(yīng)地址的數(shù)據(jù)采集模塊接收命令后將采集到的參數(shù)回送至無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊,無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊立即將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)出,接收端的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊接收這些數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)送到中心數(shù)據(jù)服務(wù)器.

無(wú)線通訊系統(tǒng)起著核心作用的部分選用上海某公司的某型號(hào)無(wú)線數(shù)傳開(kāi)發(fā)模塊,對(duì)其進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),其提供標(biāo)準(zhǔn)RS-232,RS-485和UART(TTL電平)3種接口方式,可與計(jì)算機(jī)、用戶(hù)的RS-485設(shè)備、單片機(jī)或其它UART器件直接連接使用,該型號(hào)無(wú)線數(shù)傳模塊應(yīng)用原理如圖7所示.

圖7 無(wú)線數(shù)傳模塊原理Fig.7 Principle of wireless communication

無(wú)線數(shù)傳模塊使用直流電源,電壓為 +9.0 V±0.5 V,根據(jù)用戶(hù)的需要可以與其它設(shè)備共用電源,模塊提供1個(gè)9針的連接器(JP1),一個(gè)天線接口(ANT),一組調(diào)線短路器(JP2),可以根據(jù)終端設(shè)備的設(shè)定進(jìn)行連接和跳線調(diào)整.

無(wú)線模塊端口的定義及配置方法,如圖8所示:

①GND電源地;

②VCC電源DC9V;

③RXD/TTL串行數(shù)據(jù)接收端;

④TXD/TTL串行數(shù)據(jù)發(fā)射端;

⑤SGND信號(hào)地;

⑥A(TX)RS-485的A,RS-232的TX;

⑦B(RX)RS-485的B,RS-232的RX;

⑧SLEEP休眠控制(輸入);

⑨RESET復(fù)位控制(輸入).

系統(tǒng)采用 KDW-0.6/12型隔爆兼本安直流穩(wěn)壓電源,采用精密鑄造,鑄鋼外殼,箱蓋設(shè)有電源指示燈,機(jī)芯與電源變壓器為一整體,采用雙重過(guò)流、過(guò)壓保護(hù),輸出 DC10-DC12V,額定電流700 mA.

為完成供電電源與無(wú)線模塊的電壓匹配,選用廣州普田電子有限公司的DC/DC電源模塊.該模塊性能穩(wěn)定,工作壽命長(zhǎng),采用SIP封裝,體積小,溫度特性好,可直接焊在PCB上.

3)移動(dòng)成型鼓無(wú)線通信工作模式設(shè)定

考慮到無(wú)線數(shù)傳模塊的電源電壓為9V,為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),使接口電平兼容、統(tǒng)一,無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊的所有芯片采用9V供電.RS-485電平轉(zhuǎn)換芯片采用低功耗半雙工收發(fā)器,RS-485網(wǎng)絡(luò)為“單主/多從”通信方式,任一時(shí)刻只能有一個(gè)RS-485發(fā)送器工作在“發(fā)送”狀態(tài),其余節(jié)點(diǎn)必須工作在“接收”狀態(tài),如果同時(shí)有2個(gè)或以上RS-485收發(fā)器工作在“發(fā)送”狀態(tài)將會(huì)導(dǎo)致通信數(shù)據(jù)紊亂,甚至損壞 RS-485收發(fā)器[7].采用高效前向糾錯(cuò)信道編碼技術(shù),提高了數(shù)據(jù)抗突發(fā)干擾和隨機(jī)干擾的能力,數(shù)據(jù)傳輸采用實(shí)時(shí)同步,32 B的同步結(jié)構(gòu)和完善的通訊協(xié)議使該產(chǎn)品更加穩(wěn)定可靠.在視距情況下,采用吸盤(pán)天線,在天線擺放合理的條件下,通信距離可以達(dá)到2 km以上.

設(shè)計(jì)透明的數(shù)據(jù)接口,適應(yīng)任何標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的用戶(hù)協(xié)議,自動(dòng)過(guò)濾掉空中產(chǎn)生的噪音信號(hào)及假數(shù)據(jù),所發(fā)即所收.配置8個(gè)信道滿足用戶(hù)多種通信組合方式的需求.通過(guò)短路器設(shè)定接口方式為單一協(xié)議的RS-485接口.傳輸速率設(shè)定為9600bit/s,數(shù)據(jù)位設(shè)為8 b,結(jié)束位設(shè)為1 b,采用偶校驗(yàn).

圖8 無(wú)線數(shù)傳模塊端口定義Fig.8 Port definition of wireless communication module

3 基于無(wú)線通信的移動(dòng)成型鼓數(shù)據(jù)采集與控制

建立起移動(dòng)成型鼓無(wú)線通信模式后,組合成型生產(chǎn)線就可以通過(guò)綜合數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)把移動(dòng)成型鼓的運(yùn)行速度、定位信息、牽引電流、液壓系統(tǒng)壓力、故障狀態(tài)等信息在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控分站進(jìn)行顯示與控制.

借助于無(wú)線通信方式,監(jiān)控系統(tǒng)可顯示移動(dòng)成型鼓的總體運(yùn)行狀況,包含歷史曲線、報(bào)警記錄、參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)查看、操作幫助信息、設(shè)備運(yùn)行統(tǒng)計(jì)等.帶束層供料裝置、冠帶層供料裝置、供胎面裝置、胎體供料裝置、壓合裝置等設(shè)備的電氣參數(shù)采用有線組網(wǎng)的方式與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控分站聯(lián)網(wǎng),利用自主開(kāi)發(fā)的通訊程序,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線的方式與主站通訊.上位監(jiān)控畫(huà)面以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示畫(huà)面如圖9所示.

數(shù)據(jù)顯示區(qū)實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù),監(jiān)控畫(huà)面設(shè)備以動(dòng)畫(huà)形式與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備同步,用鼠標(biāo)點(diǎn)擊任一個(gè)設(shè)備框圖均會(huì)顯示該設(shè)備的工作狀態(tài),顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史曲線以及報(bào)警信息.

圖9 組合生產(chǎn)線參數(shù)設(shè)置以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示Fig.9 Parameter setting and real time data display of combined production line

4 結(jié)束語(yǔ)

研究開(kāi)發(fā)的移動(dòng)成型鼓無(wú)線通信技術(shù),運(yùn)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制理論,結(jié)合多年自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),改變了輪胎企業(yè)傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式,提高了現(xiàn)場(chǎng)操作人員的工作效率,減少了工作強(qiáng)度,提高了設(shè)備的可利用率,減少了設(shè)備的損耗,突出了在減員增效方面的效果.

成型鼓的移動(dòng)無(wú)線通信技術(shù)使得用戶(hù)無(wú)需任何編碼就可實(shí)現(xiàn)其聯(lián)網(wǎng)功能,解決組合成型生產(chǎn)線成型鼓等移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的技術(shù)難題.構(gòu)造現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議轉(zhuǎn)換以及監(jiān)控網(wǎng)關(guān)通信組態(tài)模塊,解決485總線到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控分站的通訊問(wèn)題.同時(shí),在移動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的基礎(chǔ)上可以利用先進(jìn)的實(shí)時(shí)信息集成技術(shù)和集成化的編程組態(tài)技術(shù)實(shí)現(xiàn)成型生產(chǎn)線“監(jiān)視、監(jiān)控、調(diào)度、管理”信息一體化集成平臺(tái),在Internet瀏覽器方式下實(shí)現(xiàn)多種信息源的數(shù)據(jù)共享.

[1]Bi Z M,Lang S Y T,Shen W,et al.Reconfigurable manufacturing systems:the state of the art[J].International Journal of Production Research,2008(46):967-992.

[2]蔣正義,朱善安,韓東芳.基于MSP430和nRF401的無(wú)線自動(dòng)抄表系統(tǒng)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2004(11):74-75.

Jiang Zhengyi,Zhu Shangan,Han Dongfang.Based on the MSP430 and nRF401 wireless automatic meter reading system[J].Application of Electronic Technology,2004(11):74-75.(in Chinese)

[3]江冰,趙輝,奚吉.采用nRF401實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)無(wú)線數(shù)據(jù)通信[J].微計(jì)算機(jī)信息,2002(9):42-43.

Jiang Bing,Zhao Hui,Xi Ji.NRF401 realize the use of single-chip computer and PC wireless data communication[J].Micro computer information,2002(9):42-43.(in Chinese)

[4]Xie Weihong,Cheng Xiaochao,Jiang Luan.An empirical research of relationship between corporate strategy[J].Manufacturing Flexibility and Performance,2009:12-14.

[5]毛德平,凌有錈.一種基于RS485總線的溫度濕度測(cè)控系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2007(2):168-l70.

Mao Deiping,Ling Youjuan.A RS485 bus based temperature and humidity control system[J].Modern electronic technology,2007(2):168-l70.(in Chinese)

[6]符初生,龐曉風(fēng),文紅.一種虛擬中繼的無(wú)線數(shù)傳系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào),2006,35(6):901-904.

Fu Chusheng,Pang Xiaofeng,Wen Hong.A virtual relay for wireless data transmission system design[J].Journal of University of Electronic Science and Technology of China,2006,35(6):901-904.(in Chinese)

[7]李興春,李恒文,張巍.基于nRF905的溫度數(shù)據(jù)無(wú)線采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].儀器儀表用戶(hù),2007(2):5l-52.

Li Xingchun,Li Hengwen,Zhang Wei.Based on nRF905 temperature wireless data acquisition system design[J].Instrumentation Customer,2007(2):5l-52.(in Chinese)