1 引言

　　主要用於(yu) 石油管路鋪設的φ1100mm大口徑鋼管由板材經焊接後，其它輔助工藝與(yu) 設備包括管內(nei) 清渣機用於(yu) 管內(nei) 焊接後殘留的焊渣的清理；鋼管內(nei) 壁除塵機、外焊清渣機等。本係統是最後一道工序，主要是對鋼管的總重量的測量以及長度的測量，並形成數據存貯起來。

2 原理設計

　　2.1 工藝概述

　　測量係統首先由橫移車將鋼管放到輸送輥道，然後由檢測開關(guan) 發出鋼管到位信號傳(chuan) 送給本係統，由稱重裝置進行重量檢測，稱重裝置位於(yu) 鋼管的底部，由液壓油缸頂起稱重裝置，這樣鋼管的重量完全由稱重裝置來承擔，左、右兩(liang) 側(ce) 各安裝一個(ge) 稱重傳(chuan) 感器，通過rs232串行口與(yu) 工控機通訊，將重量值傳(chuan) 給上位機。稱重完成後測量長度小車分別由兩(liang) 側(ce) 起始點同時啟動且相向而行，當快接近鋼管端麵時（由接近開關(guan) 發信號）小車減速運行，當行至鋼管端麵時，小車停止運行，同時將鋼管長度計算出來傳(chuan) 至上位機。

　　2.2 係統組成

　　控製係統由接近開關(guan) 采集現場信號送入西門子plcs7-216內(nei) ，完成邏輯關(guan) 係的運算，其結果輸出到安川sgdm-04ada驅動控製器，由sgmah-04a電機經齒輪、齒條傳(chuan) 動驅動測量小車，驅動係統由兩(liang) 套組成，分別位於(yu) 鋼管的兩(liang) 側(ce) ，工作時小車相向而行。液壓係統驅動稱重裝置，plc和稱重裝置分別與(yu) 上位機組成串行通訊，上位機軟件采用visualbasic編製，通過編製的畫麵發出指令並時實顯示鋼管重量及測量長度。係統硬件由西門子plc6es7216-2bd22-0xb0，通訊模塊6es7277-0aa22-0xba，擴展模塊6es7223-1hf22-0xa0組成。

　　2.3工作方式

　　控製係統具有手動/半自動/自動三種工作方式。手動工作方式下，可以分別對測量小車、稱重裝置進行單獨調整；半自動工作方式可以對鋼管進行單循環測量，即按啟動則開始稱重與(yu) 測量，結束後等待下一啟動指令；自動工作方式則對鋼管連續測量，直到按下自動停止按鈕，方可停止。

3 係統實現

　　3.1 傳(chuan) 感器通訊編程

　　稱重傳(chuan) 感器采用的是美國zemic公司bm8h-5t，它通過信號分配器gm-jx-v與(yu) 深圳市傑曼科技有限公司稱重管理器gm8803a連接，gm8803a最終與(yu) 上位機進行rs232串通訊，其通訊協議尊循使用說明書(shu) 中規定波率為(wei) 9600kbty，奇偶校驗位為(wei) 奇校驗，數據位為(wei) 8位，站地址為(wei) 2，停止位為(wei) 1。按此規定用vb編寫(xie) 上位機部分通訊協議程序如下：

　　dim rcvlenth

　　dim rcv（） as bbte 定義(yi) 模塊級變量

　　private lub form-load（）　　定義(yi) 接收字符的動態數組

　　with mscomml

　　comport=2　　　　　　　　選擇串口２

　　settings=”9600，n，8，1”　　　９６００kbit/s，　奇校驗，８位數據位，１位停止位

　　injputmode = cominputmodebinary　以二進製格格式讀取接收緩衝(chong) 區

　　rthershold=1　　　　　　　　　　接收的字符數大於(yu) 等於(yu) １就會(hui) 產(chan) 生接收事件

　　inputlen=0　　　　　　　　　　　讀接收緩衝(chong) 區內(nei) 容

　　outbuffercount =0　　　　　　　　清空發送緩衝(chong) 區

　　inbuffercornt=0 　　　　　　　　　清空接收緩衝(chong) 區

　　end with

　　if not mscomm1.portopen then

　　mscomm２.portopen=ture　　　　　打開串口２

　　end if

　　end sub

    3.2 信號調理

　　小車行走的距離通過旋轉編碼器反饋回來的脈衝(chong) 接入plc的高數計數端子，通過計數值可以知道小車行走的長度，計算精度可達0.01mm。由於(yu) 項目所用的高數計數器是ab正交輸入方式，隻需將a+、b+及公共端接入plc即可，而伺服控製器脈衝(chong) 輸出為(wei) a+a- b+ b- z+ z-，在調試中發現，plc的高數計數值不穩定，誤差很大，感覺有幹擾存在，經分析認為(wei) 是a- b-是幹擾源，因此我們(men) 采用以上電路（如圖1所示），用比較器將a+a-進行比較後經三極管開關(guan) 接入plc，問題得了解決(jue) ，則即提升了電壓又抑製了幹擾，取得了良好的效果：

　　3.3 編碼設計

　　伺服電機後端的旋轉編碼器的分辯率為(wei) 13比特，即2048脈衝(chong) /轉，而電機轉速為(wei) 3000r/min，plc最大捕捉頻率為(wei) 20khz，為(wei) 達到匹配，將驅動器的參數pn201分頻比設定為(wei) 400，即達到400脈衝(chong) /轉，為(wei) 進一步提高精度在plc中采用4倍分辨率，即為(wei) 1600脈衝(chong) /轉，由此根據電機驅動齒輪、齒條轉一圈所走的距離計算出每個(ge) 脈衝(chong) 所走的距離，得出位移值。伺服係統采用多段速控製方式，p-son、n-cn、p-cl三端組合且設置以下參數：

　　pn000.1 設為(wei) ３　　　　　設為(wei) 多段速控製方式

　　pn201 設為(wei) 400 　　　　設置倍頻

　　pn50c 設為(wei) 8fea 　　　４１端子速度１；４５端子速度２；４６端子速度３

　　pn50a 設為(wei) 2801　cn140端子輸入on;p-con無效；cn14２端子禁止正轉

　　p n 50b 設為(wei) 8843　cn14３端子禁止反轉；cn14４端子警報解除；p-cl\p-nl為(wei) 無效；

　　pn50e 設為(wei) 0000　　對應端子無效

　　pn 50f 設為(wei) 0001　　２５、２６端子為(wei) 扭矩限製檢測

　　3.4 plc通訊編程

　　plc與(yu) 上位機通訊方式設為(wei) 自由口方式，初始化程序設置sm30為(wei) 05意義(yi) 為(wei) ：每個(ge) 字符為(wei) ８位，無校驗，波特率為(wei) 19200，自由口方式。通訊協議規定為(wei) ：

　　所有的發送數據格式為(wei) ：

　　00h，總字節數，（數據），校驗碼，ffh

　　其中總字節數是包括00h到ffh在內(nei) 的總數，占一個(ge) 字節，校驗碼是包括00h和總字節數在內(nei) 的校驗碼之前的所有數據的異或值，占一個(ge) 字節。以下隻對數據位格式進行說明。

　　數據位所占字節數不確定，格式如下：

　　a，（發送數）

　　其中a是對數據的說明，如果是命令，則a=07h，如果是數據，則a=15h，a占一個(ge) 字節。

　　當a=07h時，發送數占一個(ge) 字節，發送數的數據說明如下：

　　01h——與(yu) 電腦連機

　　設備啟動後，在工作過程中，每次測量前向電腦發送一次此命令，電腦發回的回複信息與(yu) plc發出的數據相同，即：

　　00h，06h，07h，01h，00h，ffh

　　plc發送此命令後，如果在2秒內(nei) 不能收到回複信息，再發送一次，如果2秒內(nei) 還不能收到回複信息，則plc自動轉為(wei) 自存儲(chu) 方式，把本次測量的長度順序記錄在plc內(nei) 存中，並不再發送稱重命令。如果在5秒內(nei) 收到回複信息，plc首先把內(nei) 存中的記錄發送給電腦，然後再正常工作，（即plc不再自存儲(chu) ，直接把長度數據發送到電腦，並在每次工作都發送稱重命令）；

　　02h——稱重命令#p#分頁標題#e#

　　電腦發回的回複信息與(yu) plc發出的數據相同，如果發出此命令後2秒內(nei) 收不到回複信息，再　發送一次，如果2秒內(nei) 還不能收到回複信息，則放棄。

　　03h——通知來料

　　無回複信息

　　當a=15h時，發送數占字節數未定，發送數的數據說明如下：

　　b，（bd1，bd2，bd3，…）

　　其中bd1，bd2，bd3，…為(wei) bcd碼，即每個(ge) 字節都為(wei) 0～9的數字，高位在前。

    b說明如圖2所示。

　　回複信息：

　　00h，06h，15h，04h，17h，ffh

　　如果發出此數據後2秒內(nei) 收不到回複信息，再發送一次，如果2秒內(nei) 還不能收到回複信息，則放棄。

　　西門子s7-200自由口部分編碼通訊plc程序如下：

　　sbr1 子程序１　將接收到的字符依次放入接收緩衝(chong) 區

　　network 1 　　　　　　　　　　　　　網絡１

　　ld sm0.0

　　incb vb100　　　　　　　　　　　接收字節數加１

　　incd vd86　　　　　　　　　　　接收緩衝(chong) 區指針加１

　　movb smb2， *vd86　　　　　　　將接收到的字符存入vd８６指向的地址

　　int 0

　　network 1

　　ldb《》 smb2， 0　　　　　　　　　　若不是起始字符０

　　creti　　　　　　　　　　　　　　　中斷返回

　　network 2

　　ld sm0.0　　　　　　　　　　　movb 0， vb100　　　　　　　　　將接收字節　計數器vb100清零

　　movd &vb100， vd86　　　　　　指針vd86指向接收緩衝(chong) 區首地址vb100

　　call sbr1 將起始字符存入接收緩存區的vb101

　　atch int1， 8 接收字符中斷連到int-1

　　int1

　　network 1

　　ld sm0.0

　　call sbr1 存放接收到的報文數據區字節數

　　movb smb2， vb99　　　　　　　　將報文數據區字節數存於(yu) vb99

　　movb vb99， vb90 校驗碼字節vb90初始化

　　atch int2， 8　　　　　　　　　　　字符中斷事件連接以中斷程序２

　　int 2　　　　　　　　　　　　　　　　接收數據區數據的中斷程序２

　　network 1

　　ld sm0.0

　　call sbr1　　　　　　　　　　　將收到的數據存入接收緩衝(chong) 區

　　xorb smb2， vb90　　　　　　　　　將數據區的數據逐字節異或，計算校驗碼

　　decb vb99　　　　　　　　　　　　數據字節計數器減１

　　network 2

　　ld sm1.0　　　　　　　　　　　　零標誌sm1.0＝1，表示vb99＝0，接收已完成

　　atch int3， 8　　　　　　　　　　　字符中斷事件連接到中斷程序３

　　int 3

　　network 1

　　ldb《》 vb90， smb2　　　　　　　　如果校驗錯誤

　　atch int0， 8　　　　　　　　　　重新啟動接收

　　creti　　　　　　　　　　　　　　　中斷返回

　　not　　　　　　　　　　　　　　　　報文結束且校驗　正確

　　call sbr1

　　call sbr6

4 結束語

　　本項目采用plc與(yu) visualbasic工具設計和開發了大口徑鋼管的稱重與(yu) 測量係統，係統穩定可靠，稱重準確度高，測長精度可達0.01mm，完全滿足工藝要求，使係統即有控製又有完整的人機界麵，在使用過程受到了用戶的認可，且受到好評。