基于可編程控制器的工業(yè)機(jī)械手無線遙控系統(tǒng)

　　3.手持操作器的設(shè)計(jì)

　　手持操作器的功能為通過處理器的數(shù)字IO及AD功能檢測按鈕及搖桿上的操作輸入，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼后形成控制指令，通過無線數(shù)傳模塊發(fā)出。

　　XC166系列單片機(jī)是英飛凌科技（Infineon）的16位微控制器產(chǎn)品，其優(yōu)異的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，高效的指令集，以及不斷擴(kuò)充更新的產(chǎn)品線，使其廣泛應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)控制和信息技術(shù)領(lǐng)域。該系列單片機(jī)具有豐富的接口模式，如14通道10位AD變換器，同步/異步串行通道USART，高速同步串行通道SPI，CAN模塊，79個(gè)IO引腳等，并可與各種設(shè)備組成通訊網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，該系列單片機(jī)適應(yīng)于惡劣的工業(yè)環(huán)境，工作溫度可在-40～125°C。[6>針對我們所設(shè)計(jì)的手持操作器的功能，我們選擇了XC166系列中的XC164CS型單片機(jī)。這樣只需附加極少的外圍硬件，就可以實(shí)現(xiàn)所需的功能，同時(shí)，使該遙控器具有工作性能穩(wěn)定和易于進(jìn)行功能擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)。

　　手持操作器的功能模塊主要包括AD采樣功能，即采集搖桿操作產(chǎn)生的比例控制電壓;數(shù)字IO功能，即采集按鈕操作狀態(tài)和進(jìn)行一些功能狀態(tài)顯示;通訊功能，即定時(shí)地將采集到的控制指令按規(guī)定的格式編碼后通過串口以無線的方式發(fā)送。

　　手持操作器由電池供電，XC166系列單片機(jī)及無線數(shù)傳模塊可以滿足低功耗的要求。

　　4.數(shù)據(jù)可靠性

　　無線遙控操作系統(tǒng)必須保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃院涂刂频陌踩裕苊獍l(fā)生失控和錯(cuò)誤控制指令現(xiàn)象，本系統(tǒng)主要通過以下幾方面來保證：

　　無線數(shù)傳模塊的高抗干擾能力和低誤碼率，高效前向糾錯(cuò)信道編碼技術(shù);

　　串行通訊協(xié)議校驗(yàn)，一般采用奇偶校驗(yàn);

　　軟件協(xié)議校驗(yàn);通過軟件編程，對發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，可采用CRC校驗(yàn)、交互確認(rèn)或多次發(fā)送對比的方式。在我們的程序中采用同一動(dòng)作指令重復(fù)發(fā)送的方式，只有命令指令與確認(rèn)指令完全相同，PLC才接受指令，否則忽略此指令。這樣就完全避免了通信所產(chǎn)生的錯(cuò)誤指令;

　　PLC的“軟件看門狗”;在PLC程序中設(shè)置定時(shí)程序，當(dāng)超時(shí)未收到無線指令時(shí)，停止機(jī)械手動(dòng)作，防止由于通訊中斷而使機(jī)械手失控;

　　通過以上四個(gè)措施，可以有效地保證無線遙控的可靠性，防止產(chǎn)生錯(cuò)誤操作指令或機(jī)械手失控。

　　5.結(jié)論

　　通過試驗(yàn)證明，這種采用PLC和無線數(shù)傳模塊的遙控方式簡單可行，由于PLC及數(shù)傳模塊都有成熟的工業(yè)化產(chǎn)品，可靠性高，成本低，擴(kuò)展性好，因此本方案具有較高的實(shí)用價(jià)值，簡化了設(shè)計(jì)過程。但手持操作器中的單片機(jī)模塊尚需進(jìn)一步的工業(yè)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到更高的工業(yè)可靠性要求，并實(shí)現(xiàn)總線通信、自檢驗(yàn)等更多功能。

　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：通過設(shè)計(jì)一種新的架構(gòu)體系，利用工業(yè)化的無線數(shù)傳模塊 ，將PLC控制與無線遙控結(jié)合起來，使機(jī)械手控制系統(tǒng)能夠兼具二者的優(yōu)點(diǎn)，降低了成本、滿足了控制系統(tǒng)穩(wěn)定性、兼容性及無線控制的要求。