采用MODBUS/TCP通訊解決曲軸條碼數(shù)據(jù)傳輸問題

申紅森

（上汽通用五菱汽車股份有限公司　發(fā)動機(jī)制造部，柳州 545007）

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采用MODBUS/TCP通訊解決曲軸條碼數(shù)據(jù)傳輸問題

申紅森

（上汽通用五菱汽車股份有限公司發(fā)動機(jī)制造部，柳州 545007）

摘 要：作者通過發(fā)動機(jī)工廠曲軸最終測量機(jī)的測量報告中增加條碼問題分析和研究，利用現(xiàn)有的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，搭建了MODBUS/TCP通訊工作平臺，實現(xiàn)了利用MODBUS/TCP網(wǎng)絡(luò)對曲軸條碼數(shù)據(jù)的傳輸，解決了曲軸測量報告中增加曲軸條碼數(shù)據(jù)的問題，實現(xiàn)了曲軸生產(chǎn)過程中的可追溯性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量可靠性。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)傳輸；MODBUS/TCP；質(zhì)量追溯；數(shù)據(jù)通訊

0　引言

上汽通用五菱汽車股份有限公司發(fā)動機(jī)曲軸生產(chǎn)過程中，要對曲軸的測量結(jié)果進(jìn)行追溯、存檔。如果曲軸最終測量機(jī)生成的測量數(shù)據(jù)Q-DAS報告中沒有曲軸條碼的二維碼信息（如圖1所示），就查不到相應(yīng)零件的測量報告，無法確認(rèn)零件身份，對零件進(jìn)行追溯，對于測量不合格或是測量超差零件的測量報告無法準(zhǔn)確的與零件對應(yīng)，容易造成不合格零件逃逸。

圖1　沒有零件號碼的測量數(shù)據(jù)記錄

識別曲軸身份的二維碼讀碼槍集成在用于測量機(jī)動作控制的PLC上，測量軟件是運(yùn)行在IPC（工業(yè)計算機(jī)）上的，因此，PLC將讀碼槍讀到的曲軸號碼傳給測量軟件是一個必要的環(huán)節(jié)。目前使用較多是采用PROFIBUS方案，該方案對于IPC來講，需要增加PROFIBUS卡的投入，而且數(shù)據(jù)傳輸量小，傳輸速度慢。而MODBUS/TCP是一種基于工業(yè)以太網(wǎng)的協(xié)議，易用，穩(wěn)定可靠，故選擇此課題，嘗試采用MODBUS/ TCP通訊，實現(xiàn)IPC與PLC之間的通訊。實現(xiàn)曲軸串號與測量結(jié)果的綁定。

PROFIBUS通訊在工業(yè)控制領(lǐng)域使用廣泛，有豐富的產(chǎn)品和應(yīng)用案例。但是隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸和處理量不斷增大，另一方面，工業(yè)領(lǐng)域采用以太網(wǎng)TCP/IP的通訊硬件和應(yīng)用越來越廣泛，在現(xiàn)有的以太網(wǎng)裝置上增加MODBUS/TCP的通訊應(yīng)用不需要增加硬件投資，而且也是一種免費(fèi)的協(xié)議，應(yīng)用成本較PROFIBUS低，抗干擾能力強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)，在電控柜，工控電腦之間進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)傳輸和通訊具有較大的優(yōu)勢，越來越多的技術(shù)方案中采用該方式進(jìn)行工業(yè)控制。西門子，力士樂，羅克韋爾，施耐德等工業(yè)控制領(lǐng)域的企業(yè)都在大量使用這種技術(shù)。因爾，基于以太網(wǎng)IP/ TCP的MODBUS/TCP因其靈活的適應(yīng)性而具備了很大的在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用空間。

Modbus是一種開放的協(xié)議，始于上世紀(jì)90年代，于99年對協(xié)議進(jìn)行了，IANA（Internet Assigned Numbers Authority， 互聯(lián)網(wǎng)編號分配管理機(jī)構(gòu)）給MODBUS/TCP協(xié)議分配的TCP端口502，可以從www. Modbus.org下載到MODBUS/TCP協(xié)議詳細(xì)說明。圖2給出MODBUS/TCP協(xié)議的常用功能代碼，從中我們可以看到MODBUS/TCP協(xié)議可以實現(xiàn)很多功能。

1　方案設(shè)計及實施

1.1通訊方式

通過PROFIBUS總線的聯(lián)接模塊聯(lián)接讀碼槍，將曲軸條碼通過二維碼讀碼槍讀到機(jī)床PLC中，然后通過MODBUS/TCP將數(shù)據(jù)傳給MARPOSS測量軟件Quick SPC，并由測量軟件生成測量Q-Das測量數(shù)據(jù)。通訊方案示意圖如圖2所示。

圖2　MODBUS/TCP協(xié)議常用功能代碼

圖3　通訊方案聯(lián)接示意圖

1.29066數(shù)據(jù)處理

機(jī)械手放曲軸在機(jī)床內(nèi)時，觸發(fā)讀碼槍讀碼，PLC讀到碼后，傳給PLC中設(shè)置MODBUS/TCP數(shù)據(jù)地址，在9066中的SPC軟件增加MODBUS/TCP通訊模塊，MODBUS/TCP是基于以太網(wǎng)TCP/IP的通訊協(xié)議的，MODBUS/TCP模塊讀取PLC中的曲軸二維碼信息，然后將信息QUICK SPC軟件中的STACTIC模塊將曲軸二維碼信息寫入Q-DAS數(shù)據(jù)，生成測量報告。時序圖如圖4所示。

圖4　測量系統(tǒng)工作順序圖

1.3機(jī)械部分改造

將工件有料傳感器支架切掉一部分，增加一個讀碼槍安裝板，安裝讀碼槍。如圖5，圖6所示。

圖5　讀碼裝置安裝位置

圖6　讀碼裝置安裝結(jié)構(gòu)

1.4新增PLC邏輯

1）CPU MODBUS配置：打開CPU配置頁面，在Setting子頁面下，將“Modbus Adress Spare Mapping Type”設(shè)置為“Standard Modbus Adressing”，如圖7所示。

圖7　CPU MODBUS配置：地址影射方式

然后就可以看到有“Modbus TCP Adress Map”子頁面了，采用默認(rèn)配置。如圖8所示。

圖8　CPU MODBUS配置：增加要影射的內(nèi)存地址

2）新增一段PLC邏輯，如圖9所示。

圖9　PLC邏輯： 數(shù)據(jù)高低字節(jié)交換

增加讀碼及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存的邏輯。使用工件有料的上升沿信號作為讀碼觸發(fā)條件。讀碼結(jié)果存在變量%R00151中。如圖10所示。

圖10　PLC邏輯：讀碼觸發(fā)條件

1.5Q-SPC軟件改進(jìn)

Marposs公司的Q-SPC軟件采用模塊化設(shè)計，根據(jù)客戶需求進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。如圖11所示。

圖11　Q-Spc軟件的模塊化設(shè)計

其中FlowControl文件中即包括有用戶定制的一些功能，包括Q-Das數(shù)據(jù)生成時的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備是否包括工件的條碼數(shù)據(jù)等。如圖12所示。

圖12　Q-Spc軟件的FlowControl功能

SPC軟件中MODBUS通訊模塊及K0009，工件條碼寫入功能增加的代碼。如圖13，圖14所示。

【】【】

圖13　需要增加的MODBUS通訊代碼

2　結(jié)束語

2012年7月完成對課題中研究方法的實施，成功通過采用MODBUS/TCP通訊進(jìn)行了數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)了將曲軸條碼綁定到測量報告中，如圖14所示。

圖14　在測量數(shù)據(jù)中打包曲軸條碼功能的實現(xiàn)

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The MODBUS/TCP solution to crank shaft part number data transmission

SHEN Hong-sen

中圖分類號：TP29

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-0134（2016）05-0069-04

收稿日期：2015-10-27

作者簡介：申紅森（1983 -），男，河北人，碩士，研究方向為自動化設(shè)備及機(jī)床。