无线通讯在自行小车中的应用

发布时间:2010-09-27

一、 引言
东风二汽重型车厂(以下简称重型车厂)装配车间原有的四条自行小车线因工艺需要与板链实现同步,并实现板链的无极调速在自行小车上同步体现出来,需要将板链的速度的模拟量实时的传给小车,在保留原有PLC的基础上对设备进行改造,而且改造工期只有短,只是高温假的10天左右,要求4条自行小车线全部改造到位,并满足上班第一天的生产需要,不能有任何闪失。
目前我们应用成熟的滑触线数据通讯方式有:现场总线西门子的导轨放大器Prifibus通讯方式。当由于本项目改造时间很短,改造线路多,还要和原有欧姆龙的PLC匹配,所以以上方式在此要求下很难实现。最后我们考虑使用目前先进的无线通讯技术。
在确定采用无线方案后,经过多方考察及性价比比较,最终选定德国的菲尼克斯的无线通讯产品。

二、 系统功能
(一) 设计优点
控制信号全部用无线方式传输,只需要为小车提供电源,没有了复杂的布线,减少了滑触线和碳刷的数量,减少了滑动带来的机械磨损和碳刷消耗,使备件和人员维护成本大大降低。
传统滑触线控制方式受滑触线级数的限制,小车的控制信号采用编码方式,一旦接触不良,容易出现误码和掉码,小车故障率高。采用无线通讯的方式, 2.4G频段的蓝牙通讯协议保证了实时性通讯,通过跳频扩频技术,使系统抗干扰,稳定可靠.大大降低故障率。
滑触线的控制方式要保证基本的控制保护功能是采用线体分段,通断的方式来传递信号的,信号受滑触线级数的限制,只能保证基本的控制和保护功能。而无线的方式的采用,可以突破限制滑线限制,增加更多的控制和保护功能,使小车的运行保护更加全面合理,安全可靠。
操作性强,扩展性好。小车上没有了复杂的接线回路,避免了小车故障,所有的小车诊断操作和参数设定都可以在地面主控进行,减少攀爬作业。即使停车位置改造或者小车数量变化,工艺变化等都不用做滑触线等硬件更改。只需要做相应的主控调试。
小车可以根据外围联锁设备的速度变化实现速度的自动调节。频率变化非常的灵活,大大的提高了设备的标准化。

(二) 硬件配置
以其中一条自行小车线配置的主要硬件清单。
主控单元由PLC控制器和无线基站FLM BT BS 3组成。无线基站作为I/O和PLC控制器的接口设备。可通过DEVICENET现场总线方式与欧姆龙PLC CJ1连接。

(三) 工作原理

主控PLC完成所有的逻辑控制。小车上所有开关状态,位置信息,运动状态,速度信息等信号都通过无线I/O模块进行采集和交换,这些信息通过基站到达PLC单元,PLC通过程序执行来完成所有的逻辑运算,把执行结果再通过基站传送给小车上的无线I/O模块予以输出。以此来完成各种工艺要求的动作和运动。


图 1 工作原理示意图

图 2 地面主站

图 3 空中小车部分

三、安装调试
(一) 如何编程ID-PLUG?
ID-PLUG就是每个I/O的身份识别卡,决定这个I/O是与哪个基站进行通讯的前提,单个I/O模块为了与基站通讯,需要连接数据,而这个连接数据保存在插入到该模块中的ID-PLUG.在启动I/O模块之前,先把连接数据从基站中写到I/O模块中,具体步骤如下:
第一, 确认所有的连接无误;给基站上电;
第二, 在”TN”旋转编码开关上设置合适的模块地址;
第三, 插入ID-PLUG. ID-PLUG灯先变黄,然后变绿;
第四, 拔出编程好的ID-PLUG;
第五, 把ID-PLUG插入到I/O模块中。

设置步骤:

1) 确认编程过的ID-PLUG已插入到I/O模块中;
2) 确认基站被正确的组态;
3) 给基站上电.所有连接上的I/O设备的过程数据长度和数能够从旋转编码开关上读到;
4) 组态本地总线,然后启动本地总线;
5) 如果基站没有建立起到I/O模块的通讯连接,状态字中的错误位将置位,并且BT灯将显示红色;
6) 一但无线蓝牙网络通讯建立,就执行一个逻辑检测。如果过程数据长度设置不正确,BT等将闪烁红色,表示有一个I/O错误发生;
7) 但逻辑检测完成,BT灯将显示绿色,表示I/O模块可以数据交换。

故障安全: 当与I/O模块的无线连接被中断即通讯失败时,I/O模块将切入到失败安全模式。与I/O模块的过程数据传输中断,所有过程数据置零。当通讯中断恢复后,必须使用”set failsafe mode run”指令使能I/O模块的过程数据交换.无线通讯的状态可以通过”Get Error Code”指令查询。

(三) 耦合器的设置:
当基站的设置的设置完成后,就可以进行耦合器的设置工作,具体步骤如下
1) 确认所有的连接无误;
2) 上电;
3) 从站读取自己BT网络的Local Bus:
在耦合器有两个开关X1和X10,将X1拨到 B ,再将X10拨到D ,等待5秒,RUN闪红灯到不闪,再将X10拨到E ,等待5秒,RUN闪黄灯到不闪,再将X10拨到F ,等待5秒,RUN闪绿灯到不闪,读从站的Local Bus即完成。重新上电。
4) 设置从站波特率(默认的是自适应的波特率,这一步通常不用做)
将X1拨到你所需要的波特率(0:125K,1:250K,2:500K,3:自适应),再将X10拨到D ,等待5秒,RUN闪红灯到不闪,再将X10拨到E ,等待5秒,RUN闪黄灯到不闪,再将X10拨到F ,等待5秒,RUN闪绿灯到不闪,读从站的Local Bus即完成。重新上电。
5) 设定节点地址
当完成以上工作后,最后进行节点的设置,把 X1 和 X10设为你所需要的节点地址即可。重新上电。

(四) DeviceNet主站设置
只有正确设置输入输出控制字,DeviceNet主站才不会报错。注意IO地址分配上当小车为3台时,ID-PLUG所对应的IO地址是倒过来的,也就是所3号小车所对应的地址为第一个,然后是2号小车、1号小车。


结束语

目前此项目已安全运行一年多,并达到了预期目标。无线通讯控制自行小车从安装调试开始到现在一直表现的相当稳定。通过此项目证明了菲尼克斯无线网络通讯可靠,应用在环行自行小车自动控制系统中能够充分的发挥它的优势,性价比很高。在国内无线网络用在总装自行小车输送系统中,特别是自行小车改造项目中是一个全新的应用。

    菲尼克斯电气中国公司