单面机以太网通讯在下水道疏浚机器人中的应用领域

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　　先进制造 ◇ 系列技术讲座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中国机器人行业典型研讨会

随着我国国民经济的迅速发展,人们的环保意识日渐增强,市政路政组织工作也日渐受到关注。目前,我国城市下水道疏浚组织工作仍普遍处于人组织工工作台的谢利谢,不但体力繁重、交通不便,而且管线中的腐烂物释放出来的一氧化碳、甲烷、二氧化碳等有害气体给从事疏浚工作台的建筑工人的身体增添极大的损害；某些生产污水还会析出石油、汽油或苯等气体,当气体浓度过大时,如遇到火花即可引发爆炸事故,这将给建筑工人的生命安全增添极大的威胁。基于这一背景,并在河北省教育厅的大力支持下,我们研制了下水道全自动疏浚机器人。

　　下水道全自动疏浚机器人由骑行机构、疏浚机构及压入力控制机构组成,四个机构模块选用分别驱动力方式。出于对内嵌性及生产成本的考虑,选用MCS-51单面机作为疏浚机器人的掌控器。

　　一、掌控过程及掌控系统的机能组成

管线疏浚机器人的掌控过程为:具体来说借助提吊装置将疏浚机器人下放到下水道的土堤中。按下开启按钮,作动骑行机构电机和疏浚机构电机。当疏浚机器人进入管线时,压入力控制机构电机作动,并在压入力电阻率等于设常量时全自动暂停。当疏浚机器人抵达下四个检查大石时,疏浚电机暂停旋转,骑行电机反向驱动力疏浚机器人返回。当行至原大石时,压入电机反转直至控制机构回到原位。延迟时间一段时间、待疏浚机器人完全退出管线后,骑行电机暂停旋转。至此,此段管线的疏浚组织工作结束。

　　为了同时实现上述掌控,管线疏浚机器人掌控系统须要四个单面机:四个是位于地上电气掌控柜中的掌控单面机,另四个是内嵌在疏浚机器人内的工作台单面机,它们之间选用串行以太网通讯来完成重要信息传递。掌控单面机转交操作方式相关人员的全自动掌控讯号,并透过以太网通讯记事送给工作台单面机。工作台单面机接受压力传感器和光电编解码器的讯号,并输入讯号分别掌控四个电机的运转。疏浚机器人的运行状态讯号经由以太网通讯记事递给掌控单面机,并在操作方式面板上予以显示。

　　二、MCS-51单面机的以太网通讯

　　2.1 以太网通讯的物理基础

MCS-51单面机具有四个机能很强的串行以太网通讯接口,它可以透过软件设定来优先选择组织工作方式及通讯formats,以太网转交和推送均可触发中断系统,可方便灵活地同时实现单面机间的数据通讯,其相连方式如图1所示。

　　MCS-51单面机间的以太网通讯相连

　　如图1所示,借助RXD/TXD以太网口同时实现四个单面机之间的以太网通讯,二者之间仅需相连3缆线,这样可以大大降低传输生产成本,非常适合远距离数据通讯。

　　2.2 以太网通讯的掌控

　　MCS-51单面机以太网通讯的掌控由SCON和PCON四个特殊机能暂存器完成,在描述符中具体来说要对其进行调用以满足通讯要求。对于PCON来说,以太网通讯仅占用其最高位(PCON.7),为formats优先选择位。掌控暂存器SCON的各位表述如表1所示。

　　2.3 以太网通讯的组织工作方式

MCS-51单面机以太网通讯有4种组织工作方式,由SCON掌控暂存器的SM0和SM1组合表述。

　　1．方式0

　　当软件设置SM0和SM1均为0时,MCS-51以太网通讯以方式0组织工作。此方式为外置位移暂存器方式。当组织工作在方式0时,数据由RXD路由器以太网地输入/输入,TXD路由器输入同步位移脉冲,使外部的位移暂存器位移。formats固定为 。

　　2．方式1

　　当SM0=0、SM1=1时,组织工作方式为方式1。此方式为8位UART方式,一格重要信息为10位,包括1位起始位、8位数据流及1位暂停位,由TXD端推送、RXD端转交,为串行通讯模式。formats可根据通讯须要设置。

　　3．方式2和方式3

当SM0=1时,如果SM1=0为方式2；如果SM1=1为方式3。这两种方式均为9位UART方式,透过TXD推送、RXD转交的都是一格11位重要信息,比方式1的以太网帧多了四个电子电路位(第9位)。方式2和方式3的区别仅在于:方式2的formats为 (PCON.7=1)或 (PCON.7=0),而方式3的formats是可变的。

　　三、借助单面机以太网通讯同时实现下水道疏浚机器人掌控

　　3.1 硬件结构及路由器机能重新分配

管线疏浚机器人单面机掌控系统构成及路由器重新分配如图2所示。其中,“开启”、“外旋”和“全自动返回”是地面上的操作方式相关人员向在地下管线中组织工作的疏浚机器人发出的掌控讯号,同时疏浚机器人也须要将“遇障报警”、“紧急暂停”、“抵达原大石”及“抵达下四个大石”等状态显示给操作方式相关人员。疏浚机器人一次最长组织工作距离为50m,因此相连电缆的长度应大于50m。

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