无线通信技术在自行小车中的应用

作者：十堰华昌达机电有限公司 陈建福    来源：AI汽车制造业

欢迎访问e展厅 展厅 4 自动搬运车/拖车展厅 AGV/平板搬运车, 牵引车/拖车, ... 东风二汽重型车厂装配车间原有的4条自行小车线因工艺需要与板链实现同步，并在自行小车上实现板链的无极调速，需要将板链的速度的模拟量实时传给小车，在保留原有PLC的基础上对设备进行改造。改造工期很短，只有高温假的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，不能有任何疏漏。 目前传统的滑触线控制方式相对来说比较复杂，施工时间较长，装配车间曾经考虑其他的滑触线数据通信方式，如西门子导轨放大器Profibus通信方式。但由于本项目改造时间很短，改造线路多，还要和原有的欧姆龙PLC匹配，所以以上方式在此要求下很难实现。最后我们考虑使用先进的无线通信技术。在确定采用无线方案后，经过多方考察，我们从应用稳定成熟及性价比出发，最终选定了菲尼克斯电气无线通信产品解决方案。 系统功能 1.设计优点 （1）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。 （2）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。采用无线通信的方式，2.4G频段的蓝牙通信协议保证了实时性通信，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。 （3）要保证基本的控制保护功能，滑触线的控制方式需要采用线体分段、通断的方式来传递信号，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。而无线方式的采用，可以突破限制滑线限制，增加更多控制和保护功能，使小车的运行保护更加全面合理、安全可靠。 （4）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。 （5）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，频率变化非常灵活，大大提高了设备的标准化。 2.硬件配置 表1是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。 3.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、运动状态和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，工作原理如图1所示。地面主站和空中小车部分如图2、图3所示。 安装调试 1.编程ID-PLUG ID-PLUG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信的前提，单个I/O模块为了与基站通信，需要连接数据，而这个连接数据保存在插入到该模块的ID-PLUG中。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： （1）确认所有的连接无误；给基站上电； （2）在“TN”旋转编码开关上设置合适的模块地址； （3）插入ID-PLUG. ID-PLUG灯先变黄，然后变绿； （4）拔出编程好的ID-PLUG； （5）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模块的通信连接，状态字中的错误位将置位，并且BT灯将显示红色； （6）一旦无线蓝牙网络通信建立，就执行一个逻辑检测。如果过程数据长度设置不正确，BT灯将闪烁红色，表示有一个I/O错误发生； （7）当逻辑检测完成，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信失败时，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；当通信中断恢复后，必须使用“set failsafe mode run”指令使I/O模块的过程数据交换。无线通信的状态可以通过“Get Error Code”指令查询。 基站的设置如表2所示。 2.耦合器的设置 当基站的设置完成后，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5s；RUN闪红灯到不闪，再将X10拨到E，等待5s；RUN闪黄灯到不闪，再将X10拨到F，等待5s；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5s；RUN闪红灯到不闪，再将X10拨到E，等待5s；RUN闪黄灯到不闪，再将X10拨到F，等待5s；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设为所需要的节点地址即可；重新上电。 3.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I/O地址分配上当小车为3台时，ID-PLUG所对应的I/O地址是倒过来的，也就是说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（见表3）。 结语 目前此项目已安全运行一年多，并达到了预期目标。无线通信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信可靠，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。(end)

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