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          基于現場總線的電子清紗器網絡監(jiān)控系統(tǒng)的實現

          作者: 時間:2012-02-15 來源:網絡 收藏

            引言

            在絡紗過程中清除紗線中的有害紗疵,是紡紗生產的關鍵工序之一。以往紡紗過程中的清紗管理只是單機管理,利用電子清紗控制器(一種由兩級單片機構成的RS-422全雙工總線式監(jiān)控裝置)實時進行120路紗線上的紗疵清除工作;并完成該機臺相關參數的設定、統(tǒng)計、故障實時監(jiān)測和LCD界面控制等工作;同時積累了大量生產數據,形成了“信息孤島”,不利于全車間范圍內的絡紗生產和質量管理。為了提高車間的生產效率和管理水平,我們開發(fā)實現了一個基于網絡監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)中,電子器清紗器具有了數字通信能力;同時增設工控機作為遠程監(jiān)控計算機,利用MOXA CP-114IS異步多串口卡組成以RS-485為物理層的,將單個分散的現場設備變成網絡節(jié)點,實現現場設備與遠程監(jiān)控計算機之間的數據傳輸和信息交換。系統(tǒng)最大掛接127臺,輪巡采集每一臺中的相關數據,組建數據庫并進行統(tǒng)計分析,及完成相關參數的統(tǒng)一設定;增設網絡型溫濕度傳感器對紗線的生產條件自動監(jiān)測紀錄,避免了人工抄錄的繁重工作;同時LED條屏顯示器滾動顯示生產通知以及崗位產量質量實時數據,增強了崗位間的競爭力。下面對該系統(tǒng)做詳細闡述。

            1 系統(tǒng)拓撲結構:

            整個系統(tǒng)是一個基于RS-485物理協(xié)議,自定現場設備通信協(xié)議和標準協(xié)議共存,實現數據傳輸與信息交換的現場總線系統(tǒng)。包括監(jiān)控層、通信層、現場設備層三部分。系統(tǒng)結構如圖1所示。
            
            1.1監(jiān)控層

            用工控機作為車間級監(jiān)控服務器,接收底層現場設備傳送的數據并組建數據庫,實現對現場設備的監(jiān)控管理,進行工藝參數的設定和修改。同時可以通過Intranet/Internet技術與企業(yè)局域網或遠程控制網站相連。

            1.2通信層

            約定通信協(xié)議與各底層現場設備通信。由MOXA CP-114IS、研華ADMA-4510S(中繼器)形成基于RS-485物理協(xié)議的現場總線。其中,中繼器主要是考慮到現場設備與車間級監(jiān)控服務器通信距離遠時選用。

            1.3現場設備層

            由數臺電子清紗器、溫濕度傳感器以及LED條屏顯示器構成。其中與電子清紗裝置的連接是利用8251 USART(Universal Synchromous/Asynchronous Receiver/Transmitter)芯片,加入RS-485通信驅動電路形成數字通信接口,在保證原有功能不受影響的前提下,通過通信層與監(jiān)控層交換數據。

            2 通信層設計

            2.1通信協(xié)議

            監(jiān)控層工控機(稱主機,以下同)通過PCI通信控制卡(MOXA CP-114IS)的COM端口形成基于RS-485物理協(xié)議的現場總線,最大可與127臺現場設備電子清紗器(稱從機,以下同)進行主從通信。從機核心為Intel 8031單片機,異步串行通信波特率可達19.2Kbps;每一字節(jié)傳送數據共有11位:1個起始位,8個數據位,1個奇偶校驗位,1個停止位。主機與從機通過通信層以數據包形式傳送數據,數據包格式如表1所示。
            

            其中:55H,AAH分別為幀頭和幀尾,用于標識一個完整的數據包;數據包第2字節(jié)中的D6~D0為下位機的唯一地址編碼,確保某一時刻通信鏈路的唯一性,D7位用于標識數據流的方向,便于處在總線上的各節(jié)點判斷數據流向,并配合地址碼表示每一數據包的目的地址或源地址;數據包3、4字節(jié)同為數據包的長度,以增強通信的可靠性;第5字節(jié)為操作碼+項目碼共同組成的命令碼,并結合數據流標志明確通信命令所表示的內容和動作要求(如設定,查詢,正反向應答等);緊接著的部分為數據包的可變信息體,根據不同的通信項目由主機下傳的參數或是從機上傳應答的數據組成;校驗和采用字節(jié)累加(不計進位),保留最低字節(jié)計算的結果,確保數據包傳遞的正確性。

            2.2通信過程

            通信采取主從應答方式,主機首先發(fā)送地址幀作為握手,被尋址的從機應答主機,建立連接;在判斷地址符合后,主機給被尋址的從機發(fā)送控制命令,被尋址的從機根據其命令向主機回送相應的數據或應答。同時所有未被尋址的從機根據通信協(xié)議監(jiān)聽總線上的下行數據(以主機為參考點),以便取得地址信息與主機建立連接。通信鏈路主要過程如圖2所示:
            


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