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　　單面機(jī)以太網(wǎng)通訊在下水道疏浚機(jī)器人中的應(yīng)用領(lǐng)域

　　國(guó)際金屬加工網(wǎng)

　　先進(jìn)制造 ◇ 系列技術(shù)講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國(guó)機(jī)器人行業(yè)典型研討會(huì)

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,人們的環(huán)保意識(shí)日漸增強(qiáng),市政路政組織工作也日漸受到關(guān)注。目前,我國(guó)城市下水道疏浚組織工作仍普遍處于人組織工工作臺(tái)的謝利謝,不但體力繁重、交通不便,而且管線中的腐爛物釋放出來的一氧化碳、甲烷、二氧化碳等有害氣體給從事疏浚工作臺(tái)的建筑工人的身體增添極大的損害；某些生產(chǎn)污水還會(huì)析出石油、汽油或苯等氣體,當(dāng)氣體濃度過大時(shí),如遇到火花即可引發(fā)爆炸事故,這將給建筑工人的生命安全增添極大的威脅?；谶@一背景,并在河北省教育廳的大力支持下,我們研制了下水道全自動(dòng)疏浚機(jī)器人。

　　下水道全自動(dòng)疏浚機(jī)器人由騎行機(jī)構(gòu)、疏浚機(jī)構(gòu)及壓入力控制機(jī)構(gòu)組成,四個(gè)機(jī)構(gòu)模塊選用分別驅(qū)動(dòng)力方式。出于對(duì)內(nèi)嵌性及生產(chǎn)成本的考慮,選用MCS-51單面機(jī)作為疏浚機(jī)器人的掌控器。

　　一、掌控過程及掌控系統(tǒng)的機(jī)能組成

管線疏浚機(jī)器人的掌控過程為:具體來說借助提吊裝置將疏浚機(jī)器人下放到下水道的土堤中。按下開啟按鈕,作動(dòng)騎行機(jī)構(gòu)電機(jī)和疏浚機(jī)構(gòu)電機(jī)。當(dāng)疏浚機(jī)器人進(jìn)入管線時(shí),壓入力控制機(jī)構(gòu)電機(jī)作動(dòng),并在壓入力電阻率等于設(shè)常量時(shí)全自動(dòng)暫停。當(dāng)疏浚機(jī)器人抵達(dá)下四個(gè)檢查大石時(shí),疏浚電機(jī)暫停旋轉(zhuǎn),騎行電機(jī)反向驅(qū)動(dòng)力疏浚機(jī)器人返回。當(dāng)行至原大石時(shí),壓入電機(jī)反轉(zhuǎn)直至控制機(jī)構(gòu)回到原位。延遲時(shí)間一段時(shí)間、待疏浚機(jī)器人完全退出管線后,騎行電機(jī)暫停旋轉(zhuǎn)。至此,此段管線的疏浚組織工作結(jié)束。

　　為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)上述掌控,管線疏浚機(jī)器人掌控系統(tǒng)須要四個(gè)單面機(jī):四個(gè)是位于地上電氣掌控柜中的掌控單面機(jī),另四個(gè)是內(nèi)嵌在疏浚機(jī)器人內(nèi)的工作臺(tái)單面機(jī),它們之間選用串行以太網(wǎng)通訊來完成重要信息傳遞。掌控單面機(jī)轉(zhuǎn)交操作方式相關(guān)人員的全自動(dòng)掌控訊號(hào),并透過以太網(wǎng)通訊記事送給工作臺(tái)單面機(jī)。工作臺(tái)單面機(jī)接受壓力傳感器和光電編解碼器的訊號(hào),并輸入訊號(hào)分別掌控四個(gè)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。疏浚機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)訊號(hào)經(jīng)由以太網(wǎng)通訊記事遞給掌控單面機(jī),并在操作方式面板上予以顯示。

　　二、MCS-51單面機(jī)的以太網(wǎng)通訊

　　2.1 以太網(wǎng)通訊的物理基礎(chǔ)

MCS-51單面機(jī)具有四個(gè)機(jī)能很強(qiáng)的串行以太網(wǎng)通訊接口,它可以透過軟件設(shè)定來優(yōu)先選擇組織工作方式及通訊formats,以太網(wǎng)轉(zhuǎn)交和推送均可觸發(fā)中斷系統(tǒng),可方便靈活地同時(shí)實(shí)現(xiàn)單面機(jī)間的數(shù)據(jù)通訊,其相連方式如圖1所示。

　　MCS-51單面機(jī)間的以太網(wǎng)通訊相連

　　如圖1所示,借助RXD/TXD以太網(wǎng)口同時(shí)實(shí)現(xiàn)四個(gè)單面機(jī)之間的以太網(wǎng)通訊,二者之間僅需相連3纜線,這樣可以大大降低傳輸生產(chǎn)成本,非常適合遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通訊。

　　2.2 以太網(wǎng)通訊的掌控

　　MCS-51單面機(jī)以太網(wǎng)通訊的掌控由SCON和PCON四個(gè)特殊機(jī)能暫存器完成,在描述符中具體來說要對(duì)其進(jìn)行調(diào)用以滿足通訊要求。對(duì)于PCON來說,以太網(wǎng)通訊僅占用其最高位(PCON.7),為formats優(yōu)先選擇位。掌控暫存器SCON的各位表述如表1所示。

　　2.3 以太網(wǎng)通訊的組織工作方式

MCS-51單面機(jī)以太網(wǎng)通訊有4種組織工作方式,由SCON掌控暫存器的SM0和SM1組合表述。

　　1．方式0

　　當(dāng)軟件設(shè)置SM0和SM1均為0時(shí),MCS-51以太網(wǎng)通訊以方式0組織工作。此方式為外置位移暫存器方式。當(dāng)組織工作在方式0時(shí),數(shù)據(jù)由RXD路由器以太網(wǎng)地輸入/輸入,TXD路由器輸入同步位移脈沖,使外部的位移暫存器位移。formats固定為 。

　　2．方式1

　　當(dāng)SM0=0、SM1=1時(shí),組織工作方式為方式1。此方式為8位UART方式,一格重要信息為10位,包括1位起始位、8位數(shù)據(jù)流及1位暫停位,由TXD端推送、RXD端轉(zhuǎn)交,為串行通訊模式。formats可根據(jù)通訊須要設(shè)置。

　　3．方式2和方式3

當(dāng)SM0=1時(shí),如果SM1=0為方式2；如果SM1=1為方式3。這兩種方式均為9位UART方式,透過TXD推送、RXD轉(zhuǎn)交的都是一格11位重要信息,比方式1的以太網(wǎng)幀多了四個(gè)電子電路位(第9位)。方式2和方式3的區(qū)別僅在于:方式2的formats為 (PCON.7=1)或 (PCON.7=0),而方式3的formats是可變的。

　　三、借助單面機(jī)以太網(wǎng)通訊同時(shí)實(shí)現(xiàn)下水道疏浚機(jī)器人掌控

　　3.1 硬件結(jié)構(gòu)及路由器機(jī)能重新分配

管線疏浚機(jī)器人單面機(jī)掌控系統(tǒng)構(gòu)成及路由器重新分配如圖2所示。其中,“開啟”、“外旋”和“全自動(dòng)返回”是地面上的操作方式相關(guān)人員向在地下管線中組織工作的疏浚機(jī)器人發(fā)出的掌控訊號(hào),同時(shí)疏浚機(jī)器人也須要將“遇障報(bào)警”、“緊急暫?！?、“抵達(dá)原大石”及“抵達(dá)下四個(gè)大石”等狀態(tài)顯示給操作方式相關(guān)人員。疏浚機(jī)器人一次最長(zhǎng)組織工作距離為50m,因此相連電纜的長(zhǎng)度應(yīng)大于50m。

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