系統組成

用于工業識別的巴魯夫RFID處理器支持Profibus，Profinet，DeviceNet等多種接口，系統設計時選用了支持ProfibusDP通信的處理器模塊（BISM-6002-019-050-03-ST11），將機床配置為通信主站，處理器為從站。讀寫頭與處理器采用電纜連接，可直接讀寫安裝于柄中的編碼塊數據，系統組成如圖1所示。

1.2現場總線通信參數配置

為了確保數控機床與外部設備的總線通信，需要正確配置兩者間的通信參數。與FANUC數控機床配置為通信從站相比[3]，主站配置較為復雜，需設置項包括：總線參數、子表、子單元參數、模塊數據、輸入輸出緩沖區、運行等。目前有兩種設置方法[4]：一是借助于軟件CNCSettingTool，二是手動在線設定。考慮到配置方法的通用性，文中以機床側輸入輸出緩沖區、用戶參數數據的手動設定說明其配置要點。1）輸入輸出緩沖區數控機床與巴魯夫處理器的數據交換是通過機床PMC輸入輸出緩沖區數據傳送來實現的，分為讀寫兩種不同操作。寫數據時，PMC將數據發送至輸出緩沖區；讀數據則由PMC從輸入緩沖區取數據。配置輸入輸出緩沖區前需先設定模塊數據（MODULEDATA），巴魯夫M60x2處理器設備文件（Bal608EE.gsd）給出了模塊數據的范圍：4～128字節，也就是可配置的輸入輸出緩沖區大小。對于64字節的輸入輸出模塊，16進制的模塊數據為：0x40，0x5F，0x80，0x5F，需將上述數據設置到“模塊數據”頁面，如圖2(a)所示。設置時先將長度設為4，表示模塊數據占用4個字節，再將偏移設為ON，后輸入模塊數據：40，5F，80，5F。根據模塊數據的設置，輸入輸出緩沖區大小均為64字節，需要連續編址且不能占用機床已使用的內部繼電器。圖2(b)給出了DP主站側的設置：從站（處理器）總線地址為3，插槽為0，機床PMC側輸入輸出緩沖區首址設為R1000（DI）與00（DO），字節數（SIZ）為64，結果輸入緩沖區配置為R1000～R1063，輸出緩沖區為00～63。2）用戶參數數據（USERPRMDATA）考慮到所選處理器帶兩個讀寫頭，前文配置的64字節為兩個讀寫頭緩沖區的總和。讀寫頭1緩沖區大小由用戶參數數據第6個字節設定，剩余字節自動分配給讀寫頭2。用戶參數數據的缺省值為：0x00，0x80，0x00，0x82，0x00，0x02，實際使用時需修改第6字節，為0x10時表示將讀寫頭1的輸入輸出緩沖區設為16字節，剩余48字節自動分配給讀寫頭2。系統中只配置了一個讀寫頭，實際用于數據傳輸的輸入緩沖區為：R1000～R1015，輸出緩沖區為：00～15。緩沖區的首尾字節為位頭（BitHeader），用于數據傳輸時的節拍控制。位頭的數量可由用戶參數數據第4字節的第8位設定，缺省值為1時表示使用首尾位頭，此時系統可用于數據傳送的字節數（帶寬）為14。

1.3機床PMC通信編程

機床與巴魯夫處理器通信采用對話式的協議序列，具體如下：1）PMC發送命令標識碼、數據地址與字節數等，并置位輸出緩沖區AV信號，通知處理器輸出數據有效、傳送作業啟動；2）處理器接收到信號后置位AA信號；3）如果雙方傳送的數據超出14字節長，還需使用TI、TO位以及計數器完成附加數據的傳送；4）處理器操作完成后將置位AE信號；5）PMC接受數據后將復位AV信號；6）后處理器復位AA、AE信號，準備后續作業的傳送。其中AV、AA、AE、TI、TO等為輸入輸出緩沖區位頭信號。1.3.1輸入輸出緩沖區位頭信號定義通過讀寫輸入輸出緩沖區首尾字節位信號實現數據的傳送控制。輸入緩沖區的首尾字節位表示識別系統（BIS）的狀態，輸出緩沖區首尾字節位則用于命令控制。根據系統輸入輸出緩沖區的設定給出了位頭信號的定義，如表1所示。1.3.2編碼塊數據讀寫例程本系統只使用編碼塊前10個字節存放數據，編碼順序為：具號，具直徑，具長度，具直徑磨損量，具長度磨損量，每個數據占用兩個字節。讀操作時，安裝編碼塊的柄進入讀寫頭識別區域時，系統自動讀取具數據，并調用窗口功能將具數據寫入偏表。寫操作時，系統將PMC數據表中指定數據寫入編碼塊，實現具數據的快速更新。柄編碼塊數據的讀、寫控制均通過PMC編程實現。1）讀取編碼塊數據基于機床與處理器的通信時序要求，讀控制流程如下：（1）將機床面板上的閑置按鍵（例：X0.6）定義為讀操作切換鍵，在識別系統就緒時按下該鍵，使保持型繼電器K11.0置位，K11.1復位，系統處于讀使能狀態；（2）判斷輸入緩沖區首尾字節是否一致，一致時將內部繼電器10.0置位；（3）編碼塊出現在讀寫頭識別區時，發送讀命令碼0x01→01，0x00→編碼塊數據低位開始地址02，0x00→編碼塊數據高位開始地址03，0x0a→編碼塊數據低位字節數04，0x00→編碼塊數據高位字節數05；同時置位輸出緩沖區位頭信號AV、AV2；（4）當AE信號置位時，將輸入信號傳送至數據表（如圖3所示）；（5）置位讀操作結束信號10.5；（6）調用窗口功能指令WINDW，將數據寫入偏表。圖3給出了部分輸入信號的傳送過程。程序執行結果將輸入緩沖區R1001～R1002數據直接傳送至數據寄存器D206～D207，而緩沖區R1003～R1004數據經中間變量D400乘1000后傳送至D210～D213。在調用窗口功能指令前，需定義寫入偏的數據表。以寫入具直徑為例，新增數據表的首地址為D200，如圖4(a)所示，數據構成如圖4(b)所示。寫入具幾何直徑偏置值的功能代碼為14，結束代碼無需設定；考慮到應用數據表寫入偏量的單位為微米，數據長度需占用4字節。偏置號為讀取的具號（10）；偏置類型設為1時，表示寫入具直徑值。窗口指令執行后，數據寫入偏表。2）寫入編碼塊數據與讀編碼塊數據相比，寫操作無需調用PMC窗口功能，但在數據傳送中需要調用TI信號，其控制流程如下：（1）將機床面板上的+X、-X手動按鍵同時按下時定義為寫操作控制鍵，目的使K11.0復位、K11.1置位，系統處于寫使能狀態；（2）接著判斷輸入緩沖區首尾字節是否一致，一致時內部繼電器10.1接通；（3）編碼塊出現在讀寫頭識別區時，發送寫命令碼0x02→01，0x00→編碼塊數據低位開始地址02，0x00→編碼塊數據高位開始地址03，0x0a→編碼塊數據低位字節數04，0x00→編碼塊數據高位字節數05；同時置位輸出緩沖區位頭信號AV、AV2；（4）AA狀態位為1時，將預置數據表（例如D300）開始的具號、直徑值、長度等傳送至輸出緩沖區；（5）取反TI信號位，數據輸出啟動；（6）查詢處理器命令完成信號AE，AE為1時復位AV信號，數據傳送結束。