孫川浩 李偉

MARPOSS替代MOVOMATIC握手協(xié)議的PLC虛擬

孫川浩 李偉

（山東上汽汽車(chē)變速器有限公司 煙臺(tái) 265500）

本文主要介紹一種MARPOSS P7量?jī)x在只使用一塊測(cè)量CPU板卡的情況下通過(guò)PLC模擬成兩臺(tái)MARPOSS量?jī)x的方法；在未知握手通訊協(xié)議的情況下分析通訊協(xié)議、控制邏輯及用PLC虛擬的方法。

MARPOSS；握手協(xié)議；邏輯分析；PLC編程

1 背景簡(jiǎn)介

我公司一批生產(chǎn)于20世紀(jì)90年代的德國(guó)supfina磨床使用瑞士MOVOMATIC主動(dòng)測(cè)量?jī)x作為機(jī)床加工尺寸控制設(shè)備。此種量?jī)x生產(chǎn)于20世紀(jì)90年代，經(jīng)過(guò)多年使用測(cè)量系統(tǒng)老化及限于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)條件等原因已無(wú)法滿(mǎn)足使用要求。經(jīng)過(guò)多方比較最終選擇意大利MARPOSS P7ME量?jī)x。

我公司使用的supfina磨床為雙軸結(jié)構(gòu)，兩軸可獨(dú)立加工，這樣就要求量?jī)x可以?xún)奢S獨(dú)立控制。原MOVOMATIC因?yàn)樯a(chǎn)年代較早附帶功能很少，控制僅需一些基本信號(hào)，輸出也較為簡(jiǎn)單，各通道之間控制相互獨(dú)立無(wú)安全檢測(cè)及自診斷故障檢查等功能；MARPOSS P7為MARPOSS公司近年推出產(chǎn)品，其可以被定制為各種各樣的測(cè)量應(yīng)用和配合測(cè)頭使用。量?jī)x處理來(lái)自測(cè)頭和各式傳感器的信號(hào)，把測(cè)量值相應(yīng)的控制訊息發(fā)到連接的機(jī)床邏輯系統(tǒng)。MARPOSS P7模塊化設(shè)計(jì)，有多種功能可供選擇，并集成診斷告警的一系列功能。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

機(jī)床原有的主動(dòng)測(cè)量?jī)x為Movomatic ES400放大器。用1臺(tái)P7ME放大器替換原有的ES400放大器。為保證新的P7ME信號(hào)邏輯和原有邏輯保持一致，在P7ME放大器和機(jī)床之間增加一臺(tái)PLC，以進(jìn)行信號(hào)邏輯的轉(zhuǎn)換，使機(jī)床邏輯保持一致，達(dá)到在不改變機(jī)床原有程序的基礎(chǔ)上與現(xiàn)有控制器直接代換的目的。

采用一臺(tái)西門(mén)子S7 PLC通過(guò)PROFIBUS與P7ME相連作為通訊的“中轉(zhuǎn)站”，所有機(jī)床與MARPOSS的通訊全部從PLC轉(zhuǎn)發(fā)；用相應(yīng)測(cè)頭等替換原設(shè)備測(cè)量放大器；制作Movomatic ES400相同通訊接口并與PLC相連，以此構(gòu)成系統(tǒng)硬件。

2.2 軟件實(shí)現(xiàn)

因原ES400年代較久，經(jīng)多方查找未找到編程手冊(cè)，需要自行分析相應(yīng)協(xié)議并進(jìn)行轉(zhuǎn)換。因筆者邏輯分析儀最大輸入電壓為5V而機(jī)床工作電壓為24V，故制作圖1所示隔離通道板：含電平衰減，限幅保護(hù)，觸發(fā)電壓設(shè)置，隔離輸出及狀態(tài)指示等。用此通道板對(duì)機(jī)床通訊接口進(jìn)行監(jiān)視，得到圖2邏輯圖形。結(jié)合機(jī)床圖紙及邏輯圖形分析我們可以得到：機(jī)床啟動(dòng)時(shí)的初始化握手過(guò)程；磨削到位時(shí)控制信號(hào)的邏輯；數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮敵龈袷?；?shù)據(jù)傳輸時(shí)的握手規(guī)則，及錯(cuò)誤時(shí)的返回等必要的信號(hào)。

圖1

圖2

將MARPOSS P7量?jī)x組態(tài)到PLC網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)分析得到的Movomatic ES400握手信號(hào)并根據(jù)MARPOSS P7的編程手冊(cè)我們僅需要MARPOSS的基本邏輯信號(hào)及測(cè)頭數(shù)字量輸出即可。

將直接可以對(duì)應(yīng)的邏輯信號(hào)映射到PLC與機(jī)床接口的對(duì)應(yīng)輸出點(diǎn)。因機(jī)床啟動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)量?jī)xIO進(jìn)行測(cè)試，而PLC與MARPOSS通訊是通過(guò)PROFIBUS總線(xiàn)并不需要特別測(cè)試，故在PLC端編寫(xiě)針對(duì)機(jī)床測(cè)試信息的應(yīng)答信號(hào)，完成機(jī)床的量?jī)x測(cè)試工作。

當(dāng)機(jī)床磨削完成時(shí)量?jī)x發(fā)送磨削完成的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)PLC轉(zhuǎn)換直接發(fā)送給機(jī)床，然后機(jī)床停止磨削并執(zhí)行退回等動(dòng)作。不過(guò)測(cè)頭抬起等動(dòng)作是由機(jī)床完成，原Movomatic并不對(duì)測(cè)頭抬起等進(jìn)行檢測(cè)，但MARPOSS系統(tǒng)需要根據(jù)此信號(hào)決定是否完成過(guò)程，故將機(jī)床的相應(yīng)邏輯信號(hào)輸入至PLC然后經(jīng)過(guò)一定的邏輯組合轉(zhuǎn)換發(fā)送給MARPOSS完成相應(yīng)動(dòng)作。

此臺(tái)機(jī)床為左右軸結(jié)構(gòu)，且左右主軸可以獨(dú)立加工，MARPOSS對(duì)于這種獨(dú)立的過(guò)程系統(tǒng)需要獨(dú)立的測(cè)量過(guò)程板卡以完成相應(yīng)控制。這里為了節(jié)省成本我們只使用一張控制板卡，只將其中的基礎(chǔ)邏輯信息引出，以用以轉(zhuǎn)換邏輯的PLC為核心而不是通過(guò)MARPOSS來(lái)控制整個(gè)工藝過(guò)程。這樣我們僅需要一張板卡就可以完成原來(lái)需要兩張才能完成的工作。

3 改造效果

改造后新的MARPOSS系統(tǒng)對(duì)機(jī)床功能完全無(wú)影響。改造完成前后，分別對(duì)機(jī)床的能力進(jìn)行測(cè)量。改造前機(jī)床CM為1.73，CMK為1.48；改造后機(jī)床CM為3.05，CMK為1.83。圖3為改造前后數(shù)據(jù)分布圖?？梢?jiàn)改造達(dá)到預(yù)期目的，效果良好。

圖3

[1]MARPOSS.P7 Instruction manual.

TP273

A

1004-7344（2016）31-0262-01

2016-10-20