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焊接生产监控常用的通信技术

1焊接生产监控常用的通信技术

1.1RS485串行总线

RS485是为了解决RS232无法高速长距离多点传输的局限性而

提出的一种工业串行总线技术，它最大的特点就是采用平衡发

送差分接收的方式进行信号的传输，所以在焊接生产监控中具

有较好的抗干扰性能。如文献[4]设计了基于RS485串行通讯

的焊机集散控制系统，监控中心可以将查询到的焊接规范参数

传递至多台焊机，实现了对现场的远程实时监控。但是，由于

RS485只能通过主机轮询的方式进行通讯，网络利用率低，实

时性较差，并且当个别节点出现故障时会导致整个总线瘫痪，

系统的可靠性不高。

1.2CAN总线

CAN总线是控制局域网技术的简称，其信号传输介质为双绞

线，通信速率可达1MbPs，直接传输距离最远10km。CAN总线

为多主方式工作，采用带优先级的CSMA/AC和非破坏仲裁技

术，其报文为短帧结构，数据出错率极低，并且节点在错误严

重的情况下可自动关闭输出，不会引起整个网络的瘫痪，因

此，CAN总线具有较高的可靠性与实时性，能够出色地完成对

焊接生产的实时监控。设计了采用CAN总线的数据通信系统，

成功用于对多台焊机工作过程中电机运行参数的设置与监控；

文献则提出4个CAN总线网络连接至同一个主监控中心的方

案，解决了单个网络只可容纳110个站点的限制，实现了对多

达256台电焊机的实时监控与集中管理。

1.3工业以太网

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工业以太网是应用于工业自动化领域的以太网技术，采用

IEEE802.3标准和TCP/IP技术作为其协议基础，信号通过屏

蔽或非屏蔽双绞线以及光纤进行传输。工业以太网传输性能优

良，速度可达，最远传输距离在1km以上，通过双向交换机还

可以增加其站点数，非常适合于设备众多且较为分散的焊接生

产车间。另外，工业以太网与Internet连接十分方便，这样

使得在互联网或局域网内的任何授权用户均可监控焊接生产现

场的数据，实现“管控一体化”，因此，工业以太网是焊接生

产监控的一个重要发展方向。如文献[10]设计了基于焊接网络

控制器的工业以太网组网方案，将不同通信协议的设备通过焊

接网络控制器接入以太网，实现了通过网络设定焊接参数的控

制方案。文献[11]则采用以太网设计了焊接设备网络控制系

统，利用单片机控制系统结合嵌入式网关模块的方式，将电焊

机接入以太网，实现了焊接生产网络化，并且能够对电焊机进

行远程故障诊断和参数管理。在实时性方面，工业以太网使用

的是不带优先级的CSMA/CD的介质访问控制方式，其本质上是

非实时的，但通过采用星型网络结构、以太网交换技术以及全

双工工作方式，完全可以使工业以太网的实时性满足焊接生产

监控的要求。但是在可靠性方面，工业以太网的鲁棒性和抗干

扰能力是值得关注的问题，其对于环境恶劣的焊接生产现场适

应性较差。另外，工业以太网还需额外电缆进行供电，这就给

布线带来了一定的麻烦。

1.4ZigBee技术

Zigbee是一种低速、低功耗、低成本的无线网络通讯技术。

基于IEEE802.15.4协议，ZigBee的传输速率仅为250kB/s，

但具有强大的组网能力，能够提供如图1所示的三种组网方

式：主从结构的星形网、由单个或多个星形网扩展而来的簇状

网以及除了协调器之外的每一个设备既可作为终端收发数据，