基于Modbus协议的电火花控制系统

　　0. 前言

　　国内的大多数电火花设备由于实时性等方面的要求，控制系统均是基于dos环境设计，这种系统能满足电加工的基本要求，但也大大影响了人机交互的改进以及远程通信等现代控制的要求;模块化结构可裁减性强，便于满足不同用户的需求，是系统深入发展的良好基础;专业化的信号采集设备及检测装置成为系统稳定和可靠运行的保障;应用网络技术，可做到信息处理综合化，智能化;与此同时，VB、VC以及各种组态软件的发展为人机界面及总线控制的发展的提供了良好的开发环境，使我们能够设计出更为合理及人性化的系统。本文试图将现场总线理论应用于电火花加工机床，并最终通过使用Modbus协议实现各设备之间的互联。[4]

　　现场总线是应用在生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式，数字化，多点通信的底层控制网络。[5][6]在整个工厂的控制网络中，现场总线处于重要的基础地位。

　　1. 控制系统结构

　　1.1 系统基本结构

　　现场总线控制系统一般采用上位计算机结合下位智能仪表来实现控制功能。在本系统中，由于系统的检测装置简单易用，因此采用微控制器来读取信号并最终传输给上位机。一般来说，总线系统主要包括变送器，总线和检测站。在本套系统中，微控制器和检测装置成为智能仪表即变送器，它作为从机使用，但确是系统的核心部件，而上位机即检测站主要完成人机交互的任务以及一些优化、复杂计算和控制的功能。个性化的人机界面以及标准化的总线结构设计，可方便的扩展系统的控制功能。

　　整套系统结构图如图1所示，系统最主要包括一个服务器，一台pc机，三个微控制器及相关检测设备。

　　图1 系统结构图

　　这几层的工作主要包括：

　　1. 最底层为数据采集层，需要从现场采集实时的数据，比如油温，油面高度等。三个微控制器作为现场控制层的核心器件，每个被赋予唯一的本机地址用以识别身份。微控制器即变送器也是整个系统的核心设备，其作用主要是采集间隙电压，液位油温，限位报警，手控盒控制等实时数据，自动实现伺服控制，自动灭火，风扇开关，定时抬刀等功能，并同时将数据输出到modbus现场总线测控网络。

　　2. 现场控制层的任务是将所有的加工状态通过双脚电缆送至控制室的监控计算机，组成现场总线网络，而在此网络中，所有传输的信息均遵循modbus协议。Modbus现场总线将现场变送器和检测站连接成一个测控网络，实现电火花加工的监测计量与管理。