一种等离子切割系统的控制方法和装置与流程

1.本发明属于等离子切割控制领域，具体涉及一种等离子切割系统的控制方法和装置。


背景技术：

2.等离子切割是一种利用压缩等离子弧对金属进行切割的加工方法，现在已广泛使用于金 属板料的切割加工中。当等离子切割机进入稳定工作状态时，其输出弧压与割具离工件的高 度有一定的比例关系。等离子弧压调高器就是利用这一特点，通过检测切割工作时的弧压， 并与原先设置的基准弧压进行比较，然后驱动执行机构升高或降低割具，从而保持割具离工 件的高度恒定不变。
3.目前，市面上的等离子切割机与等离子弧压调高器分别属于两种不同的设备，一般由不 同的厂家生产，由经销商或用户来进行配置组合。两者之间只能进行一些简单的通信，不能 实现联动，同时不同厂商的等离子切割机和等离子弧高压调高器与智能控制系统之间的通信 出现故障难以发现。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种等离子切割系统的控制方法和装置，解决了现有技术中，分属于不同 厂商的等离子切割机和等离子弧高压调高器与智能控制系统之间的通信出现故障难以发现的 技术问题。
5.本发明的基础方案为：一种等离子切割系统的控制方法，应用于主机，包括：
6.主机周期性向从机发送含功能码的启动信号；所述启动信号包括功能码、验证码和数据 码；
7.主机在发送启动信号后的第一预设时长内未接收到从机所发送的应答信号，和/或，主机 检验接收到的应答信号中的验证码异于预设的验证码，和/或，主机接收到应答信号中的功能 码与前一个周期所发送的启动信号中的功能码不一致；则，主机判定当前通信状态为异常状 态，主机进入通信异常模式。
8.原理及有益效果：等离子切割系统包括等离子切割部分、弧压调高部分、智能控制部分。 使用时，通常将智能控制部分为主机，等离子切割部分和弧压调高部分为从机。本方案中主 机与从机之间进行通信连接，主机所发送的启动信号中功能码用于指示从机实现某种对应的 功能，验证码用于主机与从机之间的验证，数据码则是主机传输给从机的数据。主机通过应 答信号判断主机与从机之间的通讯是否出现异常，根据从机反馈的应答信号中的验证码与前 一个周期时间节点该主机所发送的启动信号中的验证码(即，预设的验证码)之间进行比较， 来判定该应答信号是否对应主机所发送的启动信号，如果比较结果一致，则证明当前收到的 应答信号正是前述主机所发送的启动信号的回应，此时则判断本次通信为正常通信；反之， 如果不一致，则会判断本次通信为异常通信，即当前收到的应答信号与主机所发送的启动信 号并不对应。同样的，根据应答信号中的功能码与前一个周期
节点所发送的启动信号中的功 能码来判断，两者信号应答信号所对应的是否是掐一个周期节点所发送的启动型号，若功能 码对应，则判定前述应答信号与前述启动信号两者之间是对应的，也就是说主机与从机之间 通讯正常，主机和从机在针对同一个功能(功能码所对应的功能)进行数据通信交流。
9.进一步，所述方法还包括：
10.所述主机进入通信异常模式后，主机连续多次向从机发送启动信号，判定当前通信状态 为异常状态的次数达到预设次数时，则主机停止工作，并进行报警。
11.进一步，所述主机向从机发送含功能码的启动信号的周期为50ms。
12.进一步，所述主机与从机之间采用并行通信与串行通信相结合的方式，且每个通信路径 之间均运用光电隔离。
13.进一步，所述第一预设时长为5ms，所述启动信号为4个字节，所述数据码为2个字节。
14.本发明提供一种等离子切割系统的控制方法，应用于从机，包括：
15.从机接收主机发送的启动信号，所述启动信号包括功能码、验证码和数据码；
16.在所述启动信号中的验证码与预设的验证码不一致，和/或，从机在接收启动信号后的第 二预设时长内没有接收到由主机发送的下一个启动信号；则，从机拒绝执行所述启动信号中 功能码对应操作，以及，从机修改所述启动信号中的功能码，修改后的启动信号作为应答信 号发送给主机，供主机根据所述应答信号中修改后的功能码执行对应功能。
17.进一步，所述从机修改所述启动信号中的功能码，修改后的启动信号作为应答信号发送 给主机，包括：
18.从机在接收到的启动信号中的功能码尾部叠加0x80，修改后的功能码结合所述启动信号 中的验证码和数据码形成的修改后的启动信号，作为供发送主机的应答信号。
19.进一步，所述从机存储有标准启动信号长度；
20.所述从机接收到由主机发送的启动信号后，比较所述启动信号的长度与所述标准启动信 号长度，在所述启动信号长度小于所述标准启动长度时，
21.从机修改所述启动信号中的功能码，修改后的启动信号作为应答信号发送给主机，供主 机根据所述应答信号中修改后的功能码，执行对应功能。
22.本发明还提供一种等离子切割系统的控制装置，包括上述的主机和上述的从机；所述主 机与所述从机之间通信连接。
23.进一步，所述第二预设时长与所述第一预设时长相同。
附图说明
24.图1为本发明第一实施方式提供的一种等离子切割系统的控制方法的流程图；
25.图2为本发明第三实施方式提供的一种等离子切割系统的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
26.下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明
的各实 施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中， 为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于 以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本技术所要求保护的技术方案。
28.第一实施方式：
29.本发明的第一实施方式提供了一种等离子切割系统的控制方法，应用于主机，包括：主 机周期性向从机发送含功能码的启动信号；所述启动信号包括功能码、验证码和数据码；主 机在发送启动信号后的第一预设时长内未接收到从机所发送的应答信号，和/或，主机检验接 收到的应答信号中的验证码异于预设的验证码，和/或，主机接收到应答信号中的功能码与前 一个周期所发送的启动信号中的功能码不一致；则，主机判定当前通信状态为异常状态，主 机进入通信异常模式。
30.智能控制部分为主机，等离子切割部分和弧压调高部分为从机。本方案中主机与从机之 间进行通信连接，主机所发送的启动信号中功能码用于指示从机实现某种对应的功能，验证 码用于主机与从机之间的验证，数据码则是主机传输给从机的数据。主机通过应答信号判断 主机与从机之间的通讯是否出现异常，根据从机反馈的应答信号中的验证码与前一个周期时 间节点该主机所发送的启动信号中的验证码(即，预设的验证码)之间进行比较，来判定该 应答信号是否对应主机所发送的启动信号，如果比较结果一致，则证明当前收到的应答信号 正是前述主机所发送的启动信号的回应，此时则判断本次通信为正常通信；反之，如果不一 致，则会判断本次通信为异常通信，即当前收到的应答信号与主机所发送的启动信号并不对 应。同样的，根据应答信号中的功能码与前一个周期节点所发送的启动信号中的功能码来判 断，两者信号应答信号所对应的是否是掐一个周期节点所发送的启动型号，若功能码对应， 则判定前述应答信号与前述启动信号两者之间是对应的，也就是说主机与从机之间通讯正常， 主机和从机在针对同一个功能(功能码所对应的功能)进行数据通信交流。
31.下面对本实施方式的等离子切割系统的控制方法的实现细节进行具体的说明，以下内容 仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须，本实施方式的具体流程如图1所示， 本实施方式应用于主机。
32.步骤101，主机周期性向从机发送含功能码的启动信号。
33.具体而言，智能控制部分为主机，等离子切割部分和弧压调高部分为从机。所述启动信 号包括功能码、验证码和数据码。主机所发送的启动信号中功能码用于指示从机实现某种对 应的功能，验证码用于主机与从机之间的验证，数据码则是主机传输给从机的数据。主机主 动向从机发送含功能码的启动信号的周期为50ms/次。这里的周期是指，在没有收到任何来 自从权的信号的情况下，主机主动向从权发送启动信号的时间间隔。所述启动信号为4个字 节，所述数据码为2个字节，功能码为1个字节，验证码为1个字节。
34.值得一提的是，在一个周期内主机还能够根据其他情况发送含功能码的启动信号(如收 到应答信号，根据应答信号再次发送启动信号)。
35.步骤102，主机在发送启动信号后的第一预设时长内是否接收到从机所发送的应答信号， 若否，则执行步骤105；若是，则执行步骤106。
36.具体而言，第一预设时长设置为5ms；主机在发送启动信号时开始计时，超出5ms依
然 没有收到应答信号，则判定为通信异常。
37.进一步的，在5ms内收到应答信号，还会判定所述应答信号的字节，在改字节长度小于 预设的字节长度(4字节)而言，则判定应答信号并完整，同样的也会判定此次结果为通信 异常。
38.步骤103，主机检验接收到的应答信号中的验证码是否异于预设的验证码，若是，则执 行步骤105；若否，则执行步骤106。
39.具体而言，主机存储有自身的验证码a和与该验证码对应的预设验证码a’，主机在步 骤101中，向从机发送含验证码a的启动信号。从机存储有自身的验证码a’和与自身验证 码对应的预设验证码a。
40.从机在接收到主机发送的含验证码a的启动信号后，比较该验证码a与自身的预设验证 码a是否一致，若一致则证明主机所发送的启动信号成功到达对应的从机位置；若不一致则 证明主机发送的启动信号到达的从机与所述主机并不对应，即启动信号通信的目标错误。在 从机判定两者一致时，从机向主机发送应答信号，该应答信号中验证码设置为a’。
41.主机在发送启动信号后收到的应答信号中的验证码为a’，随后比较a’是否与主机所存 储的预设验证码a’一致，若一致则证明从机所发送的应答信号的传输目标为本主机；若不 一致则证明从机所发送的应答信号的传输目标不是本主机。所以“主机检验接收到的应答信 号中的验证码是否异于预设的验证码”这一步骤的目的是，判断收到所述启动信号的从机所 返回的应答信号是否对应了本主机，即从权的信息是否能够与本主机共享。
42.步骤104，主机接收到应答信号中的功能码与前一个周期所发送的启动信号中的功能码 是否一致，若否，则执行步骤105；若是，则执行步骤106。
43.具体而言，步骤104中根据应答信号中的功能码与上一个发送的启动信号的功能码之间 的对比，判定应答信号是针对所述启动信号相关联；在功能码不一致时，则可以判定在通信 过程中功能码出现了问题，此时不适合继续执行当前收到的功能码对应操作。
44.步骤105，主机判定当前通信状态为异常状态，主机进入通信异常模式。
45.具体而言，所述主机进入通信异常模式后，主机连续多次向从机发送启动信号，判定当 前通信状态为异常状态的次数达到预设次数时，则主机停止工作，并进行报警。其中，预设 次数的数值小于或等于主机连续向从机发送启动信号的次数。
46.在一些示例中，主机连续多次向从机发送启动信号，这里的“多次”是指“3次”，所 述预测次数为3次。所述连续多次向从机发送信号期间的时间间隔时间为5ms。
47.步骤106，主机判定当前通信状态为正常状态，主机进入正常模式。
48.具体而言，主机执行所接收到从机发送的应答信号中的功能码对应的功能。
49.此外，主机接收到从机发送的应答信号，读取应答信号中的功能码，根据功能码执行对 应功能；在功能码尾部为预设标号时，主机判断所述功能码对应功能错误。其中，预设标号 为从机发现没有在第二预设时长内没有收到启动信号，和/或，从机发现启动信号中得到验证 码a’与从机存储到的预设的验证码a’不一致时，从机对接收到的启动信号中的功能码所作 出的改动，即在启动信号中的功能码的尾部增加预设标号，并作为发送给主机的应答信号中 的功能码。所述预设标号为“0x80”。
50.上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者
对某些 步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对 算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的 核心设计都在该专利的保护范围内。
51.第二实施方式：
52.本发明的第二实施方式提供一种等离子切割系统的控制方法，应用于从机，包括：
53.从机接收主机发送的启动信号，所述启动信号包括功能码、验证码和数据码；
54.在所述启动信号中的验证码与预设的验证码不一致，和/或，从机在接收启动信号后的第 二预设时长内没有接收到由主机发送的下一个启动信号；则，从机拒绝执行所述启动信号中 功能码对应操作，以及，从机修改所述启动信号中的功能码，修改后的启动信号作为应答信 号发送给主机，供主机根据所述应答信号中修改后的功能码执行对应功能。
55.所述从机修改所述启动信号中的功能码，修改后的启动信号作为应答信号发送给主机， 包括：从机在接收到的启动信号中的功能码尾部叠加0x80，修改后的功能码结合所述启动信 号中的验证码和数据码形成的修改后的启动信号，作为供发送主机的应答信号。
56.进一步，从机存储有标准启动信号长度；所述从机接收到由主机发送的启动信号后，比 较所述启动信号的长度与所述标准启动信号长度，在所述启动信号长度小于所述标准启动长 度时，从机修改所述启动信号中的功能码，修改后的启动信号作为应答信号发送给主机，供 主机根据所述应答信号中修改后的功能码，执行对应功能。
57.由此可知，本实施方式二中的从机是与实施方式一种的主机相互配合的。主机与从机之 间的通信方式为主从方式，智能控制部分为主机，等离子切割部分和弧压调高部分为从机。 主机每隔50毫秒向从机发出4个字节的信号(启动信号)。启动信号和应答信号采用并行方 式通信。其他数据通信采用串行通行，利用485接口，以9600波特率的熟读，传输4个字节 的启动信号和应答信号，其中每个字节有8位。
58.第三实施方式：
59.本发明的第三实施方式提供一种等离子切割系统的控制装置，包括第一实施方式所提供 的主机和第二实施方式所提供的从机。其中，“主机在发送启动信号后的第一预设时长内未 接收到从机所发送的应答信号”中的第一预设时长与“从机在接收启动信号后的第二预设时 长内没有接收到由主机发送的下一个启动信号”中的第二预设时长相同。
60.一种等离子切割系统包括等离子切割部分、弧压调高部分、智能控制部分；智能控制部 分为主机，等离子切割部分和弧压调高部分为从机。
61.此外，如图2所示，所述主机10包括：
62.信号发送模块11，用于向从机发送含功能码的启动信号；
63.控制模块12，用于周期性地控制信号发送模块11启动；
64.输入模块13，用于输入设置的功能码，发送给信号发送模块11和存储模块14；
65.存储模块14，用于存储输入模块13所发送的功能码、验证码；
66.信号接收模块15，用于接收从机发送的应答信号；
67.处理模块16，用于从信号发送模块11发送启动信号开始计时，直至信号接收模块接收 到应答信号结束，得到通信时长，在通信时长超出第一预设时长时，向控制模块12发送通信 异常信号；应答信号中的验证码异于预设的验证码时，向控制模块12发送通信异常信号；应 答信号中的功能码与前一个周期所发送的启动信号中的功能码不一致时，向控制
模块12发送 通信异常信号；
68.所述控制模块12，用于根据处理模块16发送的通信异常信号，控制所述信号发送模块 11连续多次发送同一个启动信号，并接收到处理模块16,发送的通信异常次数达到预设次数 时，控制主机停止工作，并启动报警模块17。
69.其中，控制模块12控制信号发送模块11发送同一个启动信号的次数大于或等于所述预 设次数。进一步的，控制模块12控制信号发送模块11发送同一个启动信号的次数和预设次 数均为3；所述控制模块12控制信号发送模块11发送启动信号的周期为50ms；第一预设时 长为5ms。
70.进一步的，存储模块14中存储的验证码包括第一验证码和第二验证码，第一验证码对应 主机自身，第二验证码对应与所述主机对应的从机；所述信号发送模块11所发送的启动信号 中的验证码为第一验证码。“应答信号中的验证码异于预设的验证码”对应为，应答信号中 的验证码异于存储模块14中所存储的第二验证码。
71.从机20包括：
72.信号接收单元21，用于接收主机发送的启动信号；
73.存储单元22，用于存储于本从机对应的主机的验证码和本从机的验证码；
74.第一处理单元23，用于在所述启动信号中的验证码与预设的验证码不一致，和/或，从 机在接收启动信号后的第二预设时长内没有接收到由主机发送的下一个启动信号，向控制单 元24发送更新信息；在所述启动信号中的验证码与预设的验证码一致，且从机在接收启动信 号后的第二预设时长内接收到由主机发送的下一个启动信号，向控制单元24发送安全信号；
75.第二处理单元24，根据第一处理单元23发送的更新信息，拒绝执行所述启动信号中功 能码对应操作，修改所述启动信号中的功能码，修改后的启动信号作为应答信号发送给信号 发送单元25；根据第一处理单元23发送的安全信号，执行所述启动信号中的功能码对应操 作，将所述启动信号作为应答信号发送给信号发送单元25；
76.信号发送单元25，用于向主机发送第二处理单元24所发送的应答信号。
77.进一步的，第二处理单元拒绝执行所述启动信号中功能码对应操作同时，修改所述启动 信号中的功能码，将启动信号中的验证码修改为存储单元22中拒绝执行所述启动信号中功能 码对应操作，修改所述启动信号中的功能码，修改后的启动信号作为应答信号发送给信号发 送单元25，修改后的启动信号作为应答信号发送给信号发送单元25。进一步的，第二处理单 元修改所述启动信号中的功能码包括，在接收到的启动信号中的功能码尾部叠加0x80。
78.值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻 辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组 合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的 技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
79.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描 述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术 知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验
手段的能力， 所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些 典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指 出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改 进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。 本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以 用于解释权利要求的内容。