MARPOSS替代MOVOMATIC握手协议的PLC虚拟

2016-08-09孙川浩李伟

大科技 2016年31期

关键词：板卡通讯机床

孙川浩李伟

孙川浩李伟

（山东上汽汽车变速器有限公司烟台 265500）

本文主要介绍一种MARPOSS P7量仪在只使用一块测量CPU板卡的情况下通过PLC模拟成两台MARPOSS量仪的方法；在未知握手通讯协议的情况下分析通讯协议、控制逻辑及用PLC虚拟的方法。

MARPOSS；握手协议；逻辑分析；PLC编程

1 背景简介

我公司一批生产于20世纪90年代的德国supfina磨床使用瑞士MOVOMATIC主动测量仪作为机床加工尺寸控制设备。此种量仪生产于20世纪90年代，经过多年使用测量系统老化及限于当时电子技术条件等原因已无法满足使用要求。经过多方比较最终选择意大利MARPOSS P7ME量仪。

我公司使用的supfina磨床为双轴结构，两轴可独立加工，这样就要求量仪可以两轴独立控制。原MOVOMATIC因为生产年代较早附带功能很少，控制仅需一些基本信号，输出也较为简单，各通道之间控制相互独立无安全检测及自诊断故障检查等功能；MARPOSS P7为MARPOSS公司近年推出产品，其可以被定制为各种各样的测量应用和配合测头使用。量仪处理来自测头和各式传感器的信号，把测量值相应的控制讯息发到连接的机床逻辑系统。MARPOSS P7模块化设计，有多种功能可供选择，并集成诊断告警的一系列功能。

2 方案设计

2.1 系统构成

机床原有的主动测量仪为Movomatic ES400放大器。用1台P7ME放大器替换原有的ES400放大器。为保证新的P7ME信号逻辑和原有逻辑保持一致，在P7ME放大器和机床之间增加一台PLC，以进行信号逻辑的转换，使机床逻辑保持一致，达到在不改变机床原有程序的基础上与现有控制器直接代换的目的。

采用一台西门子S7 PLC通过PROFIBUS与P7ME相连作为通讯的“中转站”，所有机床与MARPOSS的通讯全部从PLC转发；用相应测头等替换原设备测量放大器；制作Movomatic ES400相同通讯接口并与PLC相连，以此构成系统硬件。

2.2 软件实现

因原ES400年代较久，经多方查找未找到编程手册，需要自行分析相应协议并进行转换。因笔者逻辑分析仪最大输入电压为5V而机床工作电压为24V，故制作图1所示隔离通道板：含电平衰减，限幅保护，触发电压设置，隔离输出及状态指示等。用此通道板对机床通讯接口进行监视，得到图2逻辑图形。结合机床图纸及逻辑图形分析我们可以得到：机床启动时的初始化握手过程；磨削到位时控制信号的逻辑；数据传输的输出格式；数据传输时的握手规则，及错误时的返回等必要的信号。

图1

图2

将MARPOSS P7量仪组态到PLC网络中，根据分析得到的Movomatic ES400握手信号并根据MARPOSS P7的编程手册我们仅需要MARPOSS的基本逻辑信号及测头数字量输出即可。

将直接可以对应的逻辑信号映射到PLC与机床接口的对应输出点。因机床启动时会对量仪IO进行测试，而PLC与MARPOSS通讯是通过PROFIBUS总线并不需要特别测试，故在PLC端编写针对机床测试信息的应答信号，完成机床的量仪测试工作。

当机床磨削完成时量仪发送磨削完成的信号，这个信号经过PLC转换直接发送给机床，然后机床停止磨削并执行退回等动作。不过测头抬起等动作是由机床完成，原Movomatic并不对测头抬起等进行检测，但MARPOSS系统需要根据此信号决定是否完成过程，故将机床的相应逻辑信号输入至PLC然后经过一定的逻辑组合转换发送给MARPOSS完成相应动作。

此台机床为左右轴结构，且左右主轴可以独立加工，MARPOSS对于这种独立的过程系统需要独立的测量过程板卡以完成相应控制。这里为了节省成本我们只使用一张控制板卡，只将其中的基础逻辑信息引出，以用以转换逻辑的PLC为核心而不是通过MARPOSS来控制整个工艺过程。这样我们仅需要一张板卡就可以完成原来需要两张才能完成的工作。