无线通讯在自行小车中的应用

一、  引言

       东风二汽重型车厂（以下简称重型车厂）装配车间原有的四条自行小车线因工艺需要与板链实现同步，并实现板链的无极调速在自行小车上同步体现出来，需要将板链的速度的模拟量实时的传给小车，在保留原有plc的基础上对设备进行改造，而且改造工期只有短，只是高温假的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，不能有任何闪失。

       目前我们应用成熟的滑触线数据通讯方式有：现场总线西门子的导轨放大器prifibus通讯方式。当由于本项目改造时间很短，改造线路多，还要和原有欧姆龙的plc匹配，所以以上方式在此要求下很难实现。最后我们考虑使用目前先进的无线通讯技术。

在确定采用无线方案后，经过多方考察及性价比比较，最终选定德国的菲尼克斯的无线通讯产品。
 
二、 系统功能

       (一)  设计优点

       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。

       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。采用无线通讯的方式， 2.4g频段的蓝牙通讯协议保证了实时性通讯，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。

       滑触线的控制方式要保证基本的控制保护功能是采用线体分段，通断的方式来传递信号的，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。而无线的方式的采用，可以突破限制滑线限制，增加更多的控制和保护功能，使小车的运行保护更加全面合理，安全可靠。

       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。

       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。频率变化非常的灵活，大大的提高了设备的标准化。

       (二)  硬件配置
       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。

       (三)  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，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。

 图 1 工作原理示意图

图 2 地面主站

图 3 空中小车部分

三、安装调试

       (一) 如何编程id-plug？

       id-plug就是每个i/o的身份识别卡，决定这个i/o是与哪个基站进行通讯的前提，单个i/o模块为了与基站通讯，需要连接数据，而这个连接数据保存在插入到该模块中的id-plug.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：

       第一， 确认所有的连接无误；给基站上电；
       第二， 在”tn”旋转编码开关上设置合适的模块地址；
       第三， 插入id-plug. id-plug灯先变黄，然后变绿；
       第四， 拔出编程好的id-plug；
       第五， 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模块的通讯连接，状态字中的错误位将置位，并且bt灯将显示红色；
       6)        一但无线蓝牙网络通讯建立，就执行一个逻辑检测。如果过程数据长度设置不正确，bt等将闪烁红色，表示有一个i/o错误发生；
       7)        但逻辑检测完成，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讯失败时，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。当通讯中断恢复后，必须使用”set failsafe mode run”指令使能i/o模块的过程数据交换.无线通讯的状态可以通过”get error code”指令查询。 

(二) 基站的设置：
   

(三) 耦合器的设置：

       当基站的设置的设置完成后，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5秒，run闪红灯到不闪，再将x10拨到e ，等待5秒，run闪黄灯到不闪，再将x10拨到f ，等待5秒，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拨到你所需要的波特率（0：125k，1：250k，2：500k，3：自适应），再将x10拨到d ，等待5秒，run闪红灯到不闪，再将x10拨到e ，等待5秒，run闪黄灯到不闪，再将x10拨到f ，等待5秒，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设为你所需要的节点地址即可。重新上电。

(四) 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io地址分配上当小车为3台时，id-plug所对应的io地址是倒过来的，也就是所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。
 
结束语

       目前此项目已安全运行一年多，并达到了预期目标。无线通讯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讯可靠，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。