PDF《崔志方,坚,皮佑国》

耘造藻糟贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻 摘要: 针对各类焊接设备通信协议不统一的问题, 设计了基于焊接网络控制器的工业以太网组网方案, 实现了不同协议焊机的联网控制.

详细讨论了焊接网络控制器的硬、 软件设计, 实现了以焊缝编号进行 焊接规范参数设定的控制策略, 并在某专用汽车制造厂铝合金罐体焊接生产中投入了应用. 关键词: 工业以太网;

网络控制器;

参数设定 中图分类号: 栽郧源园怨 文献标识码: 粤 文章编号: 员园园员原圆猿园猿穴圆园园怨雪园愿原园园远园原园源 第 猿怨 卷第愿期圆园园怨 年愿月灾燥造援猿怨 晕燥援愿 粤怎早援圆园园怨 耘造藻糟贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻 崔志方, 黄坚, 皮佑国 穴华南理工大学 自动化科学与工程学院, 广东 广州 缘员园远源园雪 砸藻泽藻葬则糟澡 燥灶 憎藻造凿蚤灶早 灶藻贼憎燥则噪 糟燥灶贼则燥造造藻则 遭葬泽藻凿 燥灶 蚤灶凿怎泽贼则蚤葬造 藻贼澡藻则灶藻贼 悦哉陨 在澡蚤鄄枣葬灶早, 匀哉粤晕郧 允蚤葬灶, 孕陨 再燥怎鄄早怎燥 穴杂糟澡燥燥造 燥枣 粤怎贼燥皂葬贼蚤燥灶 杂糟蚤藻灶糟藻 葬灶凿 耘灶早蚤灶藻藻则蚤灶早袁杂燥怎贼澡 悦澡蚤灶葬 哉灶蚤增藻则泽蚤贼赠 燥枣 栽藻糟澡灶燥造燥早赠, 郧怎葬灶早扎澡燥怎 缘员园远源园, 悦澡蚤灶葬雪 粤遭泽贼则葬糟贼院陨灶 燥则凿藻则 贼燥 则藻葬造蚤扎藻 贼澡藻 蚤灶贼藻则糟燥灶灶藻糟贼蚤燥灶 燥枣 憎藻造凿蚤灶早 藻择怎蚤责皂藻灶贼泽 憎蚤贼澡 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 糟燥皂皂怎灶蚤糟葬贼蚤燥灶 责则燥贼燥糟燥造泽 葬灶凿 糟燥灶灶藻糟贼蚤燥灶 贼燥 蚤灶贼藻则灶藻贼, 葬 灶藻贼憎燥则噪蚤灶早 泽燥造怎贼蚤燥灶 憎蚤贼澡 陨灶凿怎泽贼则蚤葬造 耘贼澡藻则灶藻贼 澡葬泽 遭藻藻灶 凿藻增藻造燥责藻凿 蚤灶 贼澡蚤泽 葬则贼蚤糟造藻援陨灶 贼澡藻 灶藻贼憎燥则噪 葬 憎藻造凿蚤灶早 灶藻贼憎燥则噪 糟燥灶贼则燥造造藻则 憎燥则噪藻凿 葬泽 贼澡藻 早葬贼憎葬赠 凿藻增蚤糟藻, 葬灶凿 贼澡藻 澡葬则凿憎葬则藻 糟蚤则糟怎蚤贼 驭 泽燥枣贼 责则燥早则葬皂 燥枣 贼澡藻 糟燥灶贼则燥造造藻则 憎藻则藻 凿藻泽蚤早灶藻凿 蚤灶 凿藻贼葬蚤造 憎蚤贼澡 贼澡藻 藻皂遭藻凿藻凿 糟燥皂责怎贼藻则 贼藻糟澡灶燥造燥早赠援栽澡藻 泽责藻糟蚤枣蚤糟 责葬则葬皂藻贼藻则泽 燥枣 憎藻造凿蚤灶早 责则燥糟藻凿怎则藻 憎葬泽 泽藻贼 葬糟糟燥则凿蚤灶早 贼燥 贼澡藻 憎藻造凿蚤灶早 躁燥蚤灶贼 灶怎皂遭藻则泽援粤贼 造葬泽贼 贼澡藻 泽燥造怎贼蚤燥灶 燥枣 灶藻贼憎燥则噪 糟燥灶贼则燥造 憎葬泽 葬责责造蚤藻凿 贼燥 贼澡藻 憎藻造凿蚤灶早 皂葬灶怎枣葬糟贼怎则藻 燥枣 葬造怎皂蚤灶蚤怎皂 葬造造燥赠泽 贼葬灶噪泽 蚤灶 葬 泽责藻糟蚤葬造 责怎则责燥泽藻 增藻澡蚤糟造藻 枣葬糟贼燥则赠援 运藻赠 憎燥则凿泽院蚤灶凿怎泽贼则蚤葬造 藻贼澡藻则灶藻贼曰灶藻贼憎燥则噪 糟燥灶贼则燥造造藻则曰责葬则葬皂藻贼藻则 泽藻贼贼蚤灶早 收稿日期院圆园园怨原园缘原圆园 基金项目院粤港关键领域重点突破招标资助项目穴东莞专项: 圆园园苑员远愿源雪 作者简介院崔志方穴员怨愿猿―雪, 男, 河北滦县人, 硕士, 主要从事 嵌入式系统分析与应用的研究工作. 园 前言 焊接作为一种重要的热加工方式, 在工业装备 的生产制造中发挥着关键性作用. 随着计算机与 通信技术的发展与成熟, 信息化成为当前装备制造 业发展的趋势眼员演 . 焊接工艺的网络化管理与控制对于 提高焊接质量和制造过程的敏捷性具有重要意义眼圆演 . 然而, 焊接加工属非流程工业的加工工艺, 同一生 产车间焊接设备的配置可能因产品所需工艺的不 同而改变. 焊接设备的生产厂家或产品的批次都可 能不同, 因而不同焊机可能具有不同的通信协议. 不 同通信协议的设备实现联网是网络化控制必须解 决的问题. 本研究的思路是设计一种基于工业以太网的 焊接网络控制器穴以下简称控制器雪, 该控制器作为 一个网络站点连接到工业以太网, 各种不同协议的 焊机通过该站点实现联网. 员 系统总体方案 系统框图如图 员 所示. 将工业以太网引入企业 的焊接生产车间, 各生产组的各类不同接口的焊机 通过一台控制器接入网络. 工业以太网中连入一台 保存有企业焊接规范参数的中心服务器. 焊接生产 过程中, 网络控制器根据用户的录入, 从中心服务 器下载对应的焊接规范参数, 并发送到对应焊 机, 完成焊接参数的设定. 同时, 生产车间以太网通 过路由器或交换机接入企业信息网, 企业管理层通 过远程终端可实现对中心服务器的访问, 从而查看 到各个焊机、 网络控制器以及整个以太网的运行状 况. 整个系统构成了一个包含设备层、 控制层和信

60 窑窑PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 www.fineprint.com.cn 耘造藻糟贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻 息层的全方位信息化网络. 图员系统总体框图 云蚤早援员 耘灶贼蚤则藻 泽赠泽贼藻皂 遭造燥糟噪 凿蚤葬早则葬皂 圆 网络控制器的设计 作为系统的核心环节, 网络控制器的功能和任 务包括: 通过网络下载数据、 向被控焊机发送焊接 规范参数以及提供人机交互接口. 控制器采用嵌入 式计算机技术进行设计, 分别以 粤砸酝 和 蕴蚤灶怎曾 作 为系统的中央处理器和操作系统平台. 控制器实物 如图 圆 所示. 图圆焊接网络控制器 云蚤早援圆 宰藻造凿蚤灶早 灶藻贼憎燥则噪 糟燥灶贼则燥造造藻则 责澡燥贼燥 圆援员 以 粤砸酝 为核心的硬件电路设计 控制器硬件电路采用嵌入式处理芯片 杂猿悦圆源源园 作为中央处理器, 对外扩展了 蕴悦阅辕触摸屏等输入输 出模块以及以太网口、 悦粤晕 总线等通信模块. 系统电 路结构如图 猿 所示. 作为系统的主要功能接口, 以太网模块的设计 采用了高度集成的以太网控制芯片 悦杂愿怨园园粤. 其内 部集成有一个 员园月粤杂耘原栽 收发控制器、 一个 耘耘孕砸韵酝 控制器和一个存储管理单元, 以总线方式与内核模 块进行数据交换. 收发端通过隔离变压器 匀砸远园员远圆苑 与通用的网络接口砸允源缘 相连, 如图 源 所示. 匀砸远园员远圆苑 的引入保证了网络接口的热插拔. 图源以太网模块示意 云蚤早援源 杂噪藻贼糟澡 皂葬责 燥枣 贼澡藻 耘贼澡藻则灶藻贼 皂燥凿怎造藻 圆援圆 基于嵌入式 蕴蚤灶怎曾 的软件设计 系统软件选用嵌入式 蕴蚤灶怎曾 作为操作系统. 完 成内核与文件系统的移植之后, 分别编写了各接口 模块的驱动程序. 在此基础上, 进行网络通信与人 机交互等应用程序的开发. 圆援圆援员 控制器辕服务器通信程序设计 焊接网络控制体系中, 各网络节点间的通信基 于 栽悦孕辕陨孕 协议进行. 栽悦孕辕陨孕 协议是当前互联网通信 中普遍采用的一种工业标准协议. 在体系结构上, 栽悦孕辕陨孕 协议栈包括应用层、 传输层、 网络互联层和 链路层 源层, 每一层完成各自的功能并提供对上一 层的支持眼愿演 . 系统中工业以太网工作于链路层, 提供 对网络互联层 陨孕 协议的支持. 为保证数据传输的 可靠性, 控制器与上位机服务器以 月则燥憎泽藻则辕杂藻则增藻则 模 式进行数据交换. 月则燥憎泽藻则辕杂藻则增藻则 通信模式在传输层 采用面向连接的 栽悦孕 协议. 应用 杂燥糟噪藻贼 套接口编写 了应用层程序, 程序流程如图 缘 所示. 图猿控制器硬件结构 云蚤早援猿 匀葬则凿憎葬则藻 糟燥灶泽贼则怎糟贼蚤燥灶 燥枣 贼澡藻 糟燥灶贼则燥造造藻则 研究与设计 崔志方等: 基于工业以太网的焊接网络控制器研究 第愿期61 窑窑PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 www.fineprint.com.cn 耘造藻糟贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻 圆援圆援圆 基于 酝蚤灶蚤郧哉陨 的用户界面设计 为方便控制器的使用, 编写了基于 酝蚤灶蚤郧哉陨 的 人机交互界面. 酝蚤灶蚤郧哉陨 是专门为嵌入式系统应用 开发的轻量级 郧哉陨 支持系统, 采用多窗口与消息传 递机制, 对常用控件、 图形文件和各种字符集和字 体提供支持眼怨演 . 图远为其中的焊缝选择界面. 焊缝编号采用列 表框实现单项焊缝的选择;

被控焊机采用复选框, 可 实现一条焊缝参数到多台焊机的同时设定. 同时为 方便用户确认所选焊缝, 将被选焊缝的实例图片以 及坡口形状、 焊丝材料和保护气体等基本信息进行 了显示. 猿 系统在铝合金罐式车焊接生产中的 应用 铝合金焊接因材料的活性强、 易氧化等特点, 焊 接工艺相对复杂眼员演 . 焊接工艺规范参数经过焊接工艺 设计、 焊接试验和评估确定, 是企业的技术秘密. 将 本焊接网络控制器及组网方案应用于某特种车制 造企业, 在其铝合金罐体的焊接生产中, 焊接工艺 规范参数存储在网络服务器中, 控制器通过网络从 服务器按产品整体下载或按产品焊缝编号下载并 保存, 然后设定到作业焊机中. 操作人员在现场操作 中只选择产品和该产品的焊缝编号而不接触具体 的焊接规范参数, 有效避免了技术秘密的泄露, 同时 也降低了对操作人员的要求, 使企业的信息化程度 得到了提高. 猿援员 控制器辕焊机通信程序设计 该企业焊接生产中使用的是 云则燥灶蚤怎泽 公司的 栽孕杂源园园园 系列焊机, 其网口采用 酝燥凿遭怎泽辕哉阅孕 协议进 行通信. 酝燥凿遭怎泽辕哉阅孕 是 酝燥凿遭怎泽 现场总线中基于以 太网和 栽悦孕辕陨孕 协议定义的一种协议规范, 传输层采 用面向无连接的 哉阅孕 协议, 应用层与常规的 酝燥凿遭怎泽辕 砸栽哉 协议的登记方式相同眼苑演 , 占用 缘园圆 号端口. 酝燥凿遭怎泽辕 哉阅孕 应用数据单元穴粤阅哉雪组成结构如表 员 所示, 一个 完整的数据段由数据头、 功能定义和数据区三部分组 成眼员园演 . 其中, 功能定义包括寄存器的读操作和写操作. 对于多字节数据的传输, 采用 月陨郧原耘灶凿蚤葬灶 格式. 图缘基于 栽悦孕 协议的网络通信流程 云蚤早援缘 云造燥憎 糟澡葬则贼 燥枣 灶藻贼憎燥则噪 糟燥皂皂怎灶蚤糟葬贼蚤燥灶 遭葬泽藻凿 燥灶 栽悦孕 责则燥贼燥糟燥造 据此协议规范, 应用 杂燥糟噪藻贼 套接口编写基于 哉阅孕 协议的应用层程序, 实现了控制器与焊机的数据传 输. 栽孕杂源园园园 系列焊机所需设定的规范参数项与可读 取的焊机状态信息如表 圆、 表猿所示. 猿援圆 系统运行与结果分析 按如图 员 所示的拓扑结构连网, 并测试运行. 运 行过程中, 控制器性能稳定, 工作可靠;

从服务器到 被控焊机, 工艺参数的传输准确无误;

焊缝质量达 到了产品的焊接工艺标准. 源 结论 该研究讨论了焊接网络控制器的设计, 通过焊 接控制器实现了不同通信协议焊机的联网控制, 在 某专用汽车制造厂构成焊接控制网络并实现了铝 数据段 数据头 传输标识 协议标识 长度标识 单位标识 功能定义 数据区 起始地址 寄存器数 字节数 寄存器值 数据长度 圆圆圆员员圆圆员圆}晕 表员酝燥凿遭怎泽辕哉阅孕 数据结构 栽葬遭援员 阅葬贼葬 泽贼则怎糟贼怎则藻 燥枣 酝燥凿遭怎泽辕哉阅孕 辕字节 研究与设计 第 猿怨 卷图远焊缝选择界面 云蚤早援远 宰藻造凿蚤灶早 躁燥蚤灶贼 泽藻造藻糟贼蚤燥灶 蚤灶贼藻则枣葬糟藻

62 窑窑PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 www.fineprint.com.cn 耘造藻糟贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻 合金罐体焊接生产线上焊机的设定控制. 以焊缝编 号进行焊接规范参数设定的控制策略, 保证了企业 技术秘密的安全, 也降低了对操作人员的要求. 该 研究基于工业以太网的组网方案对于其他非流程 工业的网络控制也有借鉴意义. 参考文献: 眼员演 宋东风, 胡绳荪, 马 力援铝合金激光焊接技术的发展现 状眼允演援电焊机, 圆园园源, 猿源穴怨雪: 员原猿援 眼圆演 陈善本, 林涛, 陈文杰, 等援智能化焊接制造工程的概 念与技术眼允演援焊接学报, 圆园园源, 猿源穴远雪: 员圆源原员圆怨援 眼猿演 左敦桂, 李芳, 华学明, 等援铝合金焊接新技术在汽车 制造中的应用眼允演援电焊机, 圆园园苑, 猿苑穴苑雪: 员原缘援 眼源演 张传臣, 陈芙蓉援厚板高强铝合金焊接发展现状及展望眼允演援 电焊机, 圆园园苑, 猿苑穴苑雪: 远原员员援 眼缘演 晕葬灶 载蚤藻, 匀葬蚤遭燥 在澡葬灶早, 宰藻蚤皂蚤灶 悦澡藻灶, 藻贼 葬造援砸藻泽藻葬则糟澡 葬灶凿 阅藻泽蚤早灶 燥枣 陨灶凿怎泽贼则蚤葬造 耘贼澡藻则灶藻贼 陨灶贼藻造造蚤早藻灶贼 郧葬贼藻憎葬赠 月葬泽藻凿 燥灶 粤砸酝眼阅演援耘皂遭藻凿凿藻凿 杂燥枣贼憎葬则藻 葬灶凿 杂赠泽贼藻皂泽 杂赠皂责燥泽蚤葬, 圆园园愿: 猿圆源原猿圆苑援 眼远演 蕴蚤怎 允怎灶造蚤葬灶早, 孕葬灶 郧葬灶早, 蕴蚤 孕蚤灶早援耘皂遭藻凿凿藻凿 蕴蚤灶怎曾 郧则葬责澡蚤糟 栽藻则皂蚤灶葬造 阅藻泽蚤早灶 月葬泽藻凿 韵灶 粤砸酝眼允演援悦澡蚤灶藻泽藻 悦燥灶贼则燥造 悦燥灶枣藻则藻灶糟藻, 圆园园远: 员怨圆员原员怨圆缘援 眼苑演 佟为明, 刘勇, 赵志衡援几种主流工业以太网眼允演援低压电 器, 圆园园缘穴远雪: 源园原源远援 眼愿演 任泰明援栽悦孕辕陨孕 协议与网络编程眼酝演援西安: 西安电子科技 大学出版社, 圆园园源援 眼怨演 周立功援粤砸酝 嵌入式 酝蚤灶蚤郧哉陨 初步与应用开发范例眼酝演援 北京: 北京航空航天大学出版社, 圆园园远援 眼员园演 云则燥灶蚤怎泽 糟燥则责援陨皂责造藻皂藻灶贼葬贼蚤燥灶 郧怎蚤凿藻 郧葬贼藻憎葬赠 酝燥凿遭怎泽 哉阅孕 云则燥灶蚤怎泽 灾藻则泽蚤燥灶 员援圆援缘援 参数项 焊机复位 操作模式 专家程序号 功率设定 弧长修正 推力修正 回烧修正 寄存器地址 云园园员 云园园愿 云园园粤 云园园月 云园园悦 云园园阅 云园园耘 表圆需设定的参数项及寄存器地址 栽葬遭援圆 孕葬则葬皂藻贼藻则泽 贼燥 遭藻 泽藻贼 怎责 葬灶凿 贼澡藻蚤则 则藻早蚤泽贼藻则原葬凿凿则藻泽泽藻泽 数据范围 园载园园园远 穴砸藻泽藻贼雪 园耀苑 员耀愿园 园耀远缘 缘猿缘 穴园耀员园园豫雪 园耀远缘 缘猿缘 穴原猿园豫耀猿园豫雪 园耀圆缘缘 穴原缘豫耀缘豫雪 园耀圆缘缘 穴原圆园园耀圆园园 皂泽雪 状态项 电源状态 主错误号 子错误号 焊接电压 焊接电流 马达电流 送丝速度 寄存器地址 云园园员 云园园愿 云园园粤 云园园月 云园园悦 云园园阅 云园园耘 表猿可读取的状态项及寄存器地址 栽葬遭援猿 杂贼葬贼藻皂藻灶贼 蚤贼藻皂泽 贼燥 遭藻 则藻葬凿 燥怎贼 葬灶凿 贼澡藻蚤则 则藻早................