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基于STR-6的数控机床状态实时监控系统设计

2014/10/21    来源:万方数据    作者:郝先生      
关键字:数控机床    监控系统  STR-6  
本文设计了基于无线数据传输模块STR-6的数控机床状态实时监控系统的硬件结构,介绍了数据传输所采用的时分多址通信协议和实时接收、处理数据的方法,完成了基于多线程技术的无线数据传输模块软件设计。

  在传统的CIMS(计算机集成制造系统)中,数据流的采集、传输涉及大量的电缆铺设等问题,限制了分布式工业制造系统整体控制性能的提高。基于STR-6的无线传输模块能满足对于数控机床实时监控数据的稳定高效的传输要求。本文介绍了在此基础上设计的数控机床无线传输的硬件结构和软件设计,并对所采用的通信协议进行了详细分析。

  系统结构和通信原理

  通信模块特点

  上海桑博科技有限公司开发的STR-6型微功率无线传输模块提供了标准RS-232、RS-485和RART/TTL电平这3种接口方式,可直接与计算机COM1(或COM2)相连,利用计算机的USB接口供电。STR-6的通信信道是半双工的,最适合点对多点的通信方式,用户无需编制多余的程序,只要完成从接口收发数据即可,其它如空中收/发转换、控制操作等,STR-6模块能够自动完成。

  系统硬件结构

  整个系统由若干台高性能PC组成,分别为远程监控端(主机)、现场监控中心(从机)和现场监控单元,其中现场监控中心和远程监控端分别配置了STR-6模块。主机和从机通过RS-232串口与STR-6模块相连,两个STR-6模块(配置天线为30×7×1mm)之间进行通信。上行链路发送指令用于主机对从机以及现场监控单元进行控制,下行链路发送状态数据用于向主机传递数控机床当前的运行参数,如主轴转动和切削力等。STR-6模块提供0~7个信道,如果需要增加系统容量,可以设置多个频点,每个频点供多台数控机床使用,这样,通过增加系统频段资源的方法,可使系统容量成倍的增加。

  时分多址通信协议

  本系统采用TDMA时分多址通信协议。把时间轴划分成一定长的时元(EPOCH),每个时元又划分为若干个帧,每一个帧内部又划分为若干个时隙。帧的重复周期为帧周期, 在每个帧中给主机/从机分配一定数量的时隙以发射信号,而在不发射信号的时隙中则接收从机/主机所发射的信号。主机以准确的时钟为基准,从机时钟则与之同步,形成统一的系统时钟。 网内各个成员的发射时隙是彼此不同的,不存在相互干扰问题,但必须有准确的时隙同步,使每一次发射都以统一的时隙起点作定时基准。本系统测控容量为30台数传机床,数传模块的无线传输速率设置为9600bps,每个时隙的基本信息传输量为225bit,所以,设计为每个时隙35ms,每个时帧为3.5s,共有100个 时隙,每个时元35s,共10个帧。

  通信模块的软件实现

  程序的整体框架

  无线传输模块作为实时监控系统的一部分,在设计时就考虑要把它设计成一个独立的模块,使对它的应用类似函数的应用,本文采用Visual C + + 语言进行设计,在终端的无线通信模块程序中包括时戳类、编码类、网络通信类(或传输类) 。时戳类主要完成整个系统的同步,编码类主要实现数据的R-S编码功能。 网络通信类主要是负责编码后数据流的发送和接收。数据链终端模块主要包含如下线程:

  1 主线程

  主线程的主要任务是对系统进行初始化,创建子线程和结束子线程,并响应菜单和鼠标操作。

  2 编解码线程

  从主机/从机获得数据,进行编码,并将编码后的数据送入发送缓冲等待发送;从接收缓冲取得数据进行解码,得到有效信息。

  3 传输线程

  负责把发送缓冲的数据送入数传模块调制解调器;从调制解调器读入数据流,并存入接收缓冲区。

责任编辑:陈浩
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