1、引言

現(xiàn)代自動(dòng)控制領(lǐng)域沒(méi)有自動(dòng)化的識(shí)別是無(wú)法想象的。自動(dòng)化識(shí)別技術(shù)有很多方法：條形碼、機(jī)械編碼、微波技術(shù)、或者感應(yīng)識(shí)別技術(shù)。要從以上的方法中作出一個(gè)正確的選擇并不容易，但是實(shí)踐證明感應(yīng)式識(shí)別技術(shù)是一個(gè)行之有效的方法，特別是應(yīng)用于生產(chǎn)和裝配領(lǐng)域。感應(yīng)式原理能夠保證在惡劣的周?chē)h(huán)境下有效工作，非接觸式的工作方式確保了系統(tǒng)的高可靠性和穩(wěn)定性，感應(yīng)式識(shí)別技術(shù)是在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的正確選擇。

2、識(shí)別硬件系統(tǒng)

識(shí)別硬件系統(tǒng)由編碼塊、讀寫(xiě)頭、處理器組成。編碼塊：接收能量信號(hào)作為其電源，并將其數(shù)據(jù)以脈沖調(diào)制信號(hào)傳輸給讀 / 寫(xiě)頭。讀寫(xiě)頭：同編碼塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)送70k Hz 的能量信號(hào)并接收從編碼塊傳回的數(shù)據(jù)信號(hào)。能量信號(hào)上帶有載波，能夠同時(shí)將數(shù)據(jù)寫(xiě)入編碼塊的存儲(chǔ)器。處理器：控制編碼塊和讀 / 寫(xiě)頭之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸，并作為緩沖存儲(chǔ)器。處理器好比上位機(jī)和編碼塊之間的橋梁。

3、識(shí)別系統(tǒng)工作原理

讀寫(xiě)頭通過(guò)電磁感應(yīng)非接觸式讀 / 寫(xiě)編碼塊信息，并將讀取刀具信息傳輸?shù)教幚砥鬟M(jìn)行緩存，處理器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng) Profibus 總線(xiàn)與機(jī)床 PC/PLC 進(jìn)行通訊，將數(shù)據(jù)輸送存儲(chǔ)在PLC 中。

  3.1　數(shù)據(jù)的讀取和寫(xiě)入

要執(zhí)行讀取或?qū)懭胱鳂I(yè)，編碼塊必須位于讀寫(xiě)頭的活動(dòng)區(qū)域。讀寫(xiě)作業(yè)具有以下序列：

 a.PLC 將以下內(nèi)容發(fā)送至輸出緩沖區(qū)：- 指令指示符至子地址 01Hex，- 讀 取 或 寫(xiě) 入 的 起 始 地 址 至 子 地 址02Hex/03Hex，- 讀 取 或 寫(xiě) 入 的 字 節(jié) 數(shù) 至 子 地 址04Hex/05Hex，- 字節(jié)頭中的 CT 位，根據(jù)編碼塊類(lèi)型（緩沖區(qū)大?。?，- 并將字節(jié)頭中的 AV 位設(shè)定為高位。b. 處理器：- 接收請(qǐng)求（輸入緩沖區(qū)字節(jié)頭中的 AA位設(shè)定為高位），- 開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)；讀?。綇木幋a塊到輸入緩沖區(qū)，寫(xiě)入＝從輸出緩沖區(qū)到編碼塊。更多的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)塊的形式發(fā)送 （帶第 2 字節(jié)頭的緩沖區(qū)大?。骄彌_器大小 -2），（不帶第 2 字節(jié)頭的緩沖區(qū)大小＝緩沖器大小 -1）。2 個(gè)字節(jié)頭中的轉(zhuǎn)換字節(jié)用來(lái)作為 PLC和處理器之間的一種數(shù)據(jù)交換。c. 處理器已正確地處理指令（輸入緩沖區(qū)字節(jié)頭里的 AE 位）。如果在執(zhí)行指令過(guò)程中發(fā)生故障，則故障代碼將寫(xiě)入輸入緩沖區(qū)的子地址 01Hex 并且輸入緩沖區(qū)字節(jié)頭的AF 位將會(huì)重設(shè)。

 3.2　編碼塊與讀 / 寫(xiě)頭之間的關(guān)系

編碼塊與讀 / 寫(xiě)頭之間通過(guò)電磁感應(yīng)非接觸式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編碼塊所需電源也由與讀 / 寫(xiě)頭之間的電磁耦合提供，所以讀 /寫(xiě)頭與編碼塊之間正確可靠傳輸數(shù)據(jù)的關(guān)鍵在于特定的空間距離內(nèi)，讀 / 寫(xiě)頭與編碼塊之間應(yīng)保證充分的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)時(shí)間。對(duì)于靜態(tài)（設(shè)置參數(shù)：第 2 字節(jié)第 5 位 =0）讀寫(xiě)過(guò)程而言，編碼塊在讀寫(xiě)頭前完全禁止，這就允許它們兩者之間能有一個(gè)較大的空間距離。對(duì)于動(dòng)態(tài)（設(shè)置參數(shù)：第 2 字節(jié)第 5 位 =1）過(guò)程而言，編碼塊要在很短的時(shí)間內(nèi)被讀或?qū)?，必須有一個(gè)較短的空間距離以保證有足夠大的讀 / 寫(xiě)通道。每個(gè)讀寫(xiě)頭有與之配套的編碼塊（它們之間的配對(duì)取決于物理尺寸的大小和天線(xiàn)區(qū)域的結(jié)構(gòu)），讀 / 寫(xiě)頭與編碼塊之間的距離和允許的水平偏移量。

4、現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用

4.1　刀具識(shí)別

 將編碼塊通過(guò)膠水鑲嵌粘到刀柄上，編碼塊寫(xiě)好刀具信息，主要包括：刀號(hào)、識(shí)別號(hào)、刀具實(shí)際長(zhǎng)度、刀具實(shí)際半徑、長(zhǎng)度公差、最大允許的使用壽命、實(shí)際刀具壽命 \ 實(shí)際使用頻率、刀具狀態(tài)、刀具切割半徑、刀具測(cè)量狀態(tài)、刀具重量、測(cè)量單位、刀具磨損長(zhǎng)度、刀具半徑磨損量、大刀具標(biāo)識(shí)、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值等。讀寫(xiě)頭安裝在刀庫(kù)的入口處，刀具裝刀入庫(kù)前會(huì)將刀具信息讀入 CNC 系統(tǒng)，刀具從刀庫(kù)取出時(shí)會(huì)把數(shù)據(jù)寫(xiě)入刀庫(kù)中，從而完成刀具信息的讀與寫(xiě)過(guò)程，從加工準(zhǔn)備到加工過(guò)程，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)信息流。

4.2　經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

機(jī)床在裝 / 卸載刀具過(guò)程經(jīng)常發(fā)生刀具信息讀取失敗故障，最主要有兩個(gè)原因：（1）距離調(diào)得太近導(dǎo)致干涉磨損讀寫(xiě)頭。（2）距離調(diào)得太遠(yuǎn)無(wú)法讀取。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)故障總結(jié)經(jīng)驗(yàn)得出最終標(biāo)準(zhǔn)距離為 1mm ≤ M ≤ 1.5mm數(shù)據(jù)傳輸最佳。

5、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文了解刀具識(shí)別系統(tǒng)的硬件組成、元件的作用及整個(gè)系統(tǒng)的工作原理，認(rèn)識(shí)了編碼塊無(wú)需電源和數(shù)據(jù)備份，讀寫(xiě)頭無(wú)需精確安裝定位，在快速運(yùn)動(dòng)中就可以對(duì)編碼塊進(jìn)行讀寫(xiě)。在調(diào)整讀寫(xiě)頭與編碼塊的距離過(guò)程中有了參考值，不至于調(diào)整距離出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致故障發(fā)生，也可以縮短該系統(tǒng)故障的處理時(shí)間。