系统组成
用于工业识别的巴鲁夫RFID处理器支持Profibus，Profinet，DeviceNet等多种接口，系统设计时选用了支持ProfibusDP通信的处理器模块（BISM-6002-019-050-03-ST11），将机床配置为通信主站，处理器为从站。读写头与处理器采用电缆连接，可直接读写安装于柄中的编码块数据，系统组成如图1所示。
1.2现场总线通信参数配置
为了确保数控机床与外部设备的总线通信，需要正确配置两者间的通信参数。与FANUC数控机床配置为通信从站相比[3]，主站配置较为复杂，需设置项包括：总线参数、子表、子单元参数、模块数据、输入输出缓冲区、运行等。目前有两种设置方法[4]：一是借助于软件CNCSettingTool，二是手动在线设定。考虑到配置方法的通用性，文中以机床侧输入输出缓冲区、用户参数数据的手动设定说明其配置要点。1）输入输出缓冲区数控机床与巴鲁夫处理器的数据交换是通过机床PMC输入输出缓冲区数据传送来实现的，分为读写两种不同操作。写数据时，PMC将数据发送至输出缓冲区；读数据则由PMC从输入缓冲区取数据。配置输入输出缓冲区前需先设定模块数据（MODULEDATA），巴鲁夫M60x2处理器设备文件（Bal608EE.gsd）给出了模块数据的范围：4～128字节，也就是可配置的输入输出缓冲区大小。对于64字节的输入输出模块，16进制的模块数据为：0x40，0x5F，0x80，0x5F，需将上述数据设置到“模块数据”页面，如图2(a)所示。设置时先将长度设为4，表示模块数据占用4个字节，再将偏移设为ON，后输入模块数据：40，5F，80，5F。根据模块数据的设置，输入输出缓冲区大小均为64字节，需要连续编址且不能占用机床已使用的内部继电器。图2(b)给出了DP主站侧的设置：从站（处理器）总线地址为3，插槽为0，机床PMC侧输入输出缓冲区首址设为R1000（DI）与00（DO），字节数（SIZ）为64，结果输入缓冲区配置为R1000～R1063，输出缓冲区为00～63。2）用户参数数据（USERPRMDATA）考虑到所选处理器带两个读写头，前文配置的64字节为两个读写头缓冲区的总和。读写头1缓冲区大小由用户参数数据第6个字节设定，剩余字节自动分配给读写头2。用户参数数据的缺省值为：0x00，0x80，0x00，0x82，0x00，0x02，实际使用时需修改第6字节，为0x10时表示将读写头1的输入输出缓冲区设为16字节，剩余48字节自动分配给读写头2。系统中只配置了一个读写头，实际用于数据传输的输入缓冲区为：R1000～R1015，输出缓冲区为：00～15。缓冲区的首尾字节为位头（BitHeader），用于数据传输时的节拍控制。位头的数量可由用户参数数据第4字节的第8位设定，缺省值为1时表示使用首尾位头，此时系统可用于数据传送的字节数（带宽）为14。
1.3机床PMC通信编程
机床与巴鲁夫处理器通信采用对话式的协议序列，具体如下：1）PMC发送命令标识码、数据地址与字节数等，并置位输出缓冲区AV信号，通知处理器输出数据有效、传送作业启动；2）处理器接收到信号后置位AA信号；3）如果双方传送的数据超出14字节长，还需使用TI、TO位以及计数器完成附加数据的传送；4）处理器操作完成后将置位AE信号；5）PMC接受数据后将复位AV信号；6）后处理器复位AA、AE信号，准备后续作业的传送。其中AV、AA、AE、TI、TO等为输入输出缓冲区位头信号。1.3.1输入输出缓冲区位头信号定义通过读写输入输出缓冲区首尾字节位信号实现数据的传送控制。输入缓冲区的首尾字节位表示识别系统（BIS）的状态，输出缓冲区首尾字节位则用于命令控制。根据系统输入输出缓冲区的设定给出了位头信号的定义，如表1所示。1.3.2编码块数据读写例程本系统只使用编码块前10个字节存放数据，编码顺序为：具号，具直径，具长度，具直径磨损量，具长度磨损量，每个数据占用两个字节。读操作时，安装编码块的柄进入读写头识别区域时，系统自动读取具数据，并调用窗口功能将具数据写入偏表。写操作时，系统将PMC数据表中指定数据写入编码块，实现具数据的快速更新。柄编码块数据的读、写控制均通过PMC编程实现。1）读取编码块数据基于机床与处理器的通信时序要求，读控制流程如下：（1）将机床面板上的闲置按键（例：X0.6）定义为读操作切换键，在识别系统就绪时按下该键，使保持型继电器K11.0置位，K11.1复位，系统处于读使能状态；（2）判断输入缓冲区首尾字节是否一致，一致时将内部继电器10.0置位；（3）编码块出现在读写头识别区时，发送读命令码0x01→01，0x00→编码块数据低位开始地址02，0x00→编码块数据高位开始地址03，0x0a→编码块数据低位字节数04，0x00→编码块数据高位字节数05；同时置位输出缓冲区位头信号AV、AV2；（4）当AE信号置位时，将输入信号传送至数据表（如图3所示）；（5）置位读操作结束信号10.5；（6）调用窗口功能指令WINDW，将数据写入偏表。图3给出了部分输入信号的传送过程。程序执行结果将输入缓冲区R1001～R1002数据直接传送至数据寄存器D206～D207，而缓冲区R1003～R1004数据经中间变量D400乘1000后传送至D210～D213。在调用窗口功能指令前，需定义写入偏的数据表。以写入具直径为例，新增数据表的首地址为D200，如图4(a)所示，数据构成如图4(b)所示。写入具几何直径偏置值的功能代码为14，结束代码无需设定；考虑到应用数据表写入偏量的单位为微米，数据长度需占用4字节。偏置号为读取的具号（10）；偏置类型设为1时，表示写入具直径值。窗口指令执行后，数据写入偏表。2）写入编码块数据与读编码块数据相比，写操作无需调用PMC窗口功能，但在数据传送中需要调用TI信号，其控制流程如下：（1）将机床面板上的+X、-X手动按键同时按下时定义为写操作控制键，目的使K11.0复位、K11.1置位，系统处于写使能状态；（2）接着判断输入缓冲区首尾字节是否一致，一致时内部继电器10.1接通；（3）编码块出现在读写头识别区时，发送写命令码0x02→01，0x00→编码块数据低位开始地址02，0x00→编码块数据高位开始地址03，0x0a→编码块数据低位字节数04，0x00→编码块数据高位字节数05；同时置位输出缓冲区位头信号AV、AV2；（4）AA状态位为1时，将预置数据表（例如D300）开始的具号、直径值、长度等传送至输出缓冲区；（5）取反TI信号位，数据输出启动；（6）查询处理器命令完成信号AE，AE为1时复位AV信号，数据传送结束。
