孫川浩 李偉

MARPOSS替代MOVOMATIC握手協(xié)議的PLC虛擬

孫川浩 李偉

（山東上汽汽車變速器有限公司 煙臺 265500）

本文主要介紹一種MARPOSS P7量儀在只使用一塊測量CPU板卡的情況下通過PLC模擬成兩臺MARPOSS量儀的方法；在未知握手通訊協(xié)議的情況下分析通訊協(xié)議、控制邏輯及用PLC虛擬的方法。

MARPOSS；握手協(xié)議；邏輯分析；PLC編程

1 背景簡介

我公司一批生產(chǎn)于20世紀(jì)90年代的德國supfina磨床使用瑞士MOVOMATIC主動測量儀作為機(jī)床加工尺寸控制設(shè)備。此種量儀生產(chǎn)于20世紀(jì)90年代，經(jīng)過多年使用測量系統(tǒng)老化及限于當(dāng)時電子技術(shù)條件等原因已無法滿足使用要求。經(jīng)過多方比較最終選擇意大利MARPOSS P7ME量儀。

我公司使用的supfina磨床為雙軸結(jié)構(gòu)，兩軸可獨(dú)立加工，這樣就要求量儀可以兩軸獨(dú)立控制。原MOVOMATIC因?yàn)樯a(chǎn)年代較早附帶功能很少，控制僅需一些基本信號，輸出也較為簡單，各通道之間控制相互獨(dú)立無安全檢測及自診斷故障檢查等功能；MARPOSS P7為MARPOSS公司近年推出產(chǎn)品，其可以被定制為各種各樣的測量應(yīng)用和配合測頭使用。量儀處理來自測頭和各式傳感器的信號，把測量值相應(yīng)的控制訊息發(fā)到連接的機(jī)床邏輯系統(tǒng)。MARPOSS P7模塊化設(shè)計(jì)，有多種功能可供選擇，并集成診斷告警的一系列功能。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

機(jī)床原有的主動測量儀為Movomatic ES400放大器。用1臺P7ME放大器替換原有的ES400放大器。為保證新的P7ME信號邏輯和原有邏輯保持一致，在P7ME放大器和機(jī)床之間增加一臺PLC，以進(jìn)行信號邏輯的轉(zhuǎn)換，使機(jī)床邏輯保持一致，達(dá)到在不改變機(jī)床原有程序的基礎(chǔ)上與現(xiàn)有控制器直接代換的目的。

采用一臺西門子S7 PLC通過PROFIBUS與P7ME相連作為通訊的“中轉(zhuǎn)站”，所有機(jī)床與MARPOSS的通訊全部從PLC轉(zhuǎn)發(fā)；用相應(yīng)測頭等替換原設(shè)備測量放大器；制作Movomatic ES400相同通訊接口并與PLC相連，以此構(gòu)成系統(tǒng)硬件。

2.2 軟件實(shí)現(xiàn)

因原ES400年代較久，經(jīng)多方查找未找到編程手冊，需要自行分析相應(yīng)協(xié)議并進(jìn)行轉(zhuǎn)換。因筆者邏輯分析儀最大輸入電壓為5V而機(jī)床工作電壓為24V，故制作圖1所示隔離通道板：含電平衰減，限幅保護(hù)，觸發(fā)電壓設(shè)置，隔離輸出及狀態(tài)指示等。用此通道板對機(jī)床通訊接口進(jìn)行監(jiān)視，得到圖2邏輯圖形。結(jié)合機(jī)床圖紙及邏輯圖形分析我們可以得到：機(jī)床啟動時的初始化握手過程；磨削到位時控制信號的邏輯；數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮敵龈袷剑粩?shù)據(jù)傳輸時的握手規(guī)則，及錯誤時的返回等必要的信號。

圖1

圖2

將MARPOSS P7量儀組態(tài)到PLC網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)分析得到的Movomatic ES400握手信號并根據(jù)MARPOSS P7的編程手冊我們僅需要MARPOSS的基本邏輯信號及測頭數(shù)字量輸出即可。

將直接可以對應(yīng)的邏輯信號映射到PLC與機(jī)床接口的對應(yīng)輸出點(diǎn)。因機(jī)床啟動時會對量儀IO進(jìn)行測試，而PLC與MARPOSS通訊是通過PROFIBUS總線并不需要特別測試，故在PLC端編寫針對機(jī)床測試信息的應(yīng)答信號，完成機(jī)床的量儀測試工作。

當(dāng)機(jī)床磨削完成時量儀發(fā)送磨削完成的信號，這個信號經(jīng)過PLC轉(zhuǎn)換直接發(fā)送給機(jī)床，然后機(jī)床停止磨削并執(zhí)行退回等動作。不過測頭抬起等動作是由機(jī)床完成，原Movomatic并不對測頭抬起等進(jìn)行檢測，但MARPOSS系統(tǒng)需要根據(jù)此信號決定是否完成過程，故將機(jī)床的相應(yīng)邏輯信號輸入至PLC然后經(jīng)過一定的邏輯組合轉(zhuǎn)換發(fā)送給MARPOSS完成相應(yīng)動作。

此臺機(jī)床為左右軸結(jié)構(gòu)，且左右主軸可以獨(dú)立加工，MARPOSS對于這種獨(dú)立的過程系統(tǒng)需要獨(dú)立的測量過程板卡以完成相應(yīng)控制。這里為了節(jié)省成本我們只使用一張控制板卡，只將其中的基礎(chǔ)邏輯信息引出，以用以轉(zhuǎn)換邏輯的PLC為核心而不是通過MARPOSS來控制整個工藝過程。這樣我們僅需要一張板卡就可以完成原來需要兩張才能完成的工作。

3 改造效果

改造后新的MARPOSS系統(tǒng)對機(jī)床功能完全無影響。改造完成前后，分別對機(jī)床的能力進(jìn)行測量。改造前機(jī)床CM為1.73，CMK為1.48；改造后機(jī)床CM為3.05，CMK為1.83。圖3為改造前后數(shù)據(jù)分布圖?？梢姼脑爝_(dá)到預(yù)期目的，效果良好。

圖3

[1]MARPOSS.P7 Instruction manual.

TP273

A

1004-7344（2016）31-0262-01

2016-10-20