CN1800796A - 一种粗纱锭翼压掌力检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种粗纱锭翼压掌力检测装置,包括机械传动、控制和信号处理三个部分;所述的机械传动部分包括测试台架和其上的工作台板、安装在工作台板上的差动轮系变径机构、棘轮棘爪单向传动机构、端面凸轮手动式悬臂梁复位机构和蜗轮蜗杆减速传动机构;所述的控制部分为PLC编程控制变频器;所述的信号处理部分包括贴在悬臂梁上的应变片、依次电连接信号线、集流环、动态电阻应变仪及数据采集仪等。本发明测试装置可进行锭翼压掌压力在整个粗纱逐层变经卷绕过程中的连续动态全程测试,并且运行良好,检测精确,操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及纺织机械中粗纱机的专件——粗纱机锭翼性能的检测装置。该检测装置可以在粗纱卷绕时随着卷绕筒管直径的增加对锭翼压掌压力进行动态连续检测,并以此判定粗纱机锭翼的品质性能,国际专利分类号拟为Int.Cl7 G01M 1/04。
背景技术
粗纱机是纺纱工程中重要机器之一。翼锭粗纱机是粗纱机的主要机型。锭翼是翼锭粗纱机的核心专件。锭翼的质量优劣直接影响粗纱机的生产效率和纺纱质量。因此,锭翼产品的质量性能十分重要。而判定锭翼产品的质量性能优劣,无论是锭翼生产厂家还是锭翼的使用厂家乃至检测中介机构都离不开相关的锭翼性能检测装置或仪器。锭翼性能的检测一个关键参数是测试锭翼压掌的压纱力值或压掌力。目前检索到的相关文献有:1.蒋宗豪,俞焕祥撰写的《FLN-1型智能化粗纱锭翼动态参数测定仪》(上海纺织科技,1990.018(005).-43-47.),该文献仅对粗纱锭翼测试原理及相关电路进行了研究,且只能测试筒管卷绕在大、中、小纱三种特定卷装直径下锭翼压掌的压力值;2.裴咏之发表的《粗纱机锭翼扩张量及转速的微机测试》(连云港职业大学学报,1996.009(004).-45-46.)文章,只针对锭翼扩张量的软硬件进行研究,未涉及锭翼压掌力的检测内容;3.俞焕祥、黄俊公开的《锭翼压掌质心位置及压掌力的测定》(中国纺织大学学报,1991,017(006):97-103.)一文中,研究的粗纱锭翼性能指标测试仪,其中的模拟筒管直径变化的机构为手动,即必须先停车,然后才能手动调节到某一筒管直径后,再进行测量,因此需要不断的开车、停车,间歇进行,不但非常不方便,而且也不可能实现在锭翼转动的情况下进行连续动态测量。换言之,目前涉及粗纱锭翼性能(压掌力)的检测装置或是不能检测锭翼压掌力,或是只能进行锭翼压掌力的间歇定径检测,即测试筒管卷绕在大、中、小纱三种特定或某些特定卷装直径下锭翼压掌的压力值,而不能随着粗纱筒管卷绕直径的逐层变化(即逐层变径)进行动态连续检测锭翼压掌的压力值。在生产实际中,大、中、小纱的确认是模糊的,因此对应大、中、小纱特定直径模拟的锭翼性能测试结果也是模糊的,不同的测试结果可比性也值得怀疑。因此,现有的锭翼性能测试装置测出的锭翼压纱力不能真实全面地反应出锭翼的实际工作状态,不能满足高质量锭翼生产和性能检测的实际需要。另外,现有锭翼性能测试装置的结构设计亦不太合理,每次换盘时都要拆卸连有导线的悬臂梁,不仅耗时费力,操作不方便,而且也存有安全隐患,容易造成故障。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明要解决的技术问题是,设计一种新型的粗纱锭翼压掌力检测装置。它可以模拟粗纱筒管卷绕直径变化(即变径)而进行动态连续检测锭翼压掌压力,具有结构紧凑,检测精确,运行可靠等特点。
本发明解决所述技术问题的技术方案是:设计一种粗纱锭翼压掌力检测装置,包括机械传动、控制和信号处理三个部分;所述的机械传动部分包括测试台架和其上的工作台板、安装在工作台板上的变径机构、复位机构和减速传动机构;结构设计为在工作台板一侧下面安放有一台辅助电机,其电机轴穿过工作台板后,用键连接辅助主动同步带轮,在辅助电机的旁边靠近工作台板中心有一根穿过工作台板的主轴,中心轮空套在工作台板上面的主轴上,并用同步带与所述的辅助主动同步带轮连接;在中心轮上用螺栓固接棘轮,棘轮内嵌有棘爪,中心齿轮与棘爪靠棘爪轴固接在棘轮的上面,并且棘轮和中心齿轮均空套在主轴上;在中心齿轮上面的大圆盘与主轴通过螺栓和端面键固接,直齿行星轮和小伞齿行星轮分别用键固接在同一根空套在大圆盘上的轴上,并且直齿行星轮在大圆盘的下面,小伞齿行星轮在大圆盘的上面,直齿行星轮与中心齿轮啮合,在大圆盘的上面有一根用顶丝固接在支架上的蜗杆轴,支架固接在大圆盘上,在蜗杆轴上用键固接了蜗杆和以滑键形式依次连接了大伞齿轮和端面凸轮,所述端面凸轮的一半空套在蜗杆轴上,另一半与大伞齿轮铆接在一起,在蜗杆轴的最外端用顶丝固装有手柄;所述大伞齿轮与小伞齿行星轮啮合,与蜗杆啮合的蜗轮用键和小齿轮固接在一起,再空套连接在大圆盘上的轴上,大齿轮与小齿轮啮合,大齿轮空套连接在大圆盘上的另一轴上,并且大齿轮的回转中心与压掌的回转中心重合,悬臂梁通过螺钉固定在悬臂梁支座上,悬臂梁支座通过螺钉固定在大齿轮上;所述棘爪在压簧的作用下,始终与棘轮接触,压簧通过螺钉固接在压簧支座上,压簧支座通过螺钉固接在嵌在棘轮内的圆盘上,两套棘爪和压簧以回转中心轴为对称分布设置;在测试台架的底部有一辅助台板,所述工作台板下面部分的主轴穿过辅助台板,并安装有从同步带带轮;主电机倒置安装在辅助台板上,其电机轴穿过辅助台板后安装主同步带带轮,同步带连接在主同步带带轮与从同步带带轮之间;
所述的控制部分为PLC编程控制变频器;
所述的信号处理部分包括贴在悬臂梁上的应变片、依次电连接信号线、集流环、动态电阻应变仪及数据采集仪;2-10个集流环和1-9隔离环相间排布,并套装在绝缘环套上,绝缘环套用顶丝固接在工作台板下面的主轴上,触点一端和集流环接触,另一端固定在支座中,支座通过螺钉固接在支架上,支架通过螺栓固接在工作台板的下面,并均匀安装在工作台板与辅助台板之间。
与现有技术相比,本发明粗纱锭翼压掌的压纱力测试装置最大的优点是能够真实地检测粗纱筒管卷绕过程中压掌给筒管粗纱压力的连续变化情况。而现有的技术只能通过改变更换大、中、小三个盘来检测三点的变化或者是采用手动频繁调节;此外,在更换盘时还需进行拆装盘和导线,操作十分不方便。其次,测试时间可随着锭翼转速的变化进行调节(通过辅助电机),因此主辅两台电机通过PLC程序控制,只需改变程序中的参数,无需更换硬件,便可得到所需的转速以及他们之间的速比分配,操作十分方便,适应性极强,并且检测精确,运行稳定,结果自动记录和输出。
附图说明
图1为本发明粗纱锭翼压掌力检测装置一种实施例的主视示意图;
图2为本发明粗纱锭翼压掌力检测装置一种实施例的侧视示意图;
图3为本发明粗纱锭翼压掌力检测装置一种实施例的俯视示意图;
图4为本发明粗纱锭翼压掌力检测装置一种实施例的棘轮棘爪示意图;
图5为本发明粗纱锭翼压掌力检测装置一种实施例的差动轮系示意图;
图6为本发明粗纱锭翼压掌力检测装置一种实施例悬臂梁的位置关系示意图;
图7为本发明粗纱锭翼压掌力检测装置一种实施例的PLC端子接线示意图;
图8为本发明粗纱锭翼压掌力检测装置一种实施例的程序流程框图;
图9为本发明粗纱锭翼压掌力检测装置一种实施例在一种条件下的检测结果示意图;
图10为发明本粗纱锭翼压掌力检测装置一种实施例在另一种条件下的检测结果示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明,但本发明不受实施例的限制:
本发明粗纱锭翼压掌力检测装置(以下简称检测装置)包括机械传动、控制和信号处理三个部分(参见图1-6)。本发明检测装置分为机械传动部分、控制部分和信号处理三个部分,总的功能要求是:随着筒管卷绕直径的逐层变化,可以连续测试、记录和表达在不同转速下粗纱锭翼压掌对粗纱卷装的压力变化规律和过程。
本发明检测装置机械部分的功能要求是:锭翼的转速范围为500-1500r/min,卷装直径的变化范围为φ35-150mm,可满足各种粗纱卷绕工艺的设计要求;测试完毕后,卷装直径能够复位到φ35的初始卷绕位置,即具有复位功能。
本发明检测装置所述的机械传动部分包括测试台架1和其上的工作台板16、安装在工作台板16上的变径机构、复位机构和减速传动机构;结构设计为在工作台板16一侧下面安放有一台辅助电机2,其电机轴穿过工作台板16后,用键连接辅助主动同步带轮3,在辅助电机2的旁边靠近工作台板16中心有一根穿过工作台板16的主轴7,中心轮4空套在工作台板16上面的主轴7上,并用同步带与所述的辅助主动同步带轮3连接;在中心轮4上用螺栓固接棘轮5,棘轮5内嵌有棘爪30,中心齿轮15与棘爪30靠棘爪轴33固接在棘轮5的上面,并且棘轮5和中心齿轮15均空套在主轴7上;在中心齿轮15上面的大圆盘6与主轴7通过螺栓和端面键固接,直齿行星轮14和小伞齿行星轮13分别用键固接在同一根空套在大圆盘6上的轴上,并且平齿行星轮14在大圆盘6的下面,小伞齿行星轮13在大圆盘6的上面,直齿行星轮14与中心齿轮15啮合,在大圆盘6的上面有一根用顶丝固接在支架上的蜗杆轴9,支架固接在大圆盘6上,在蜗杆轴9上通过键固接了蜗杆8,在蜗杆轴9上用键固接了蜗杆8和以滑键形式依次连接了大伞齿轮12和端面凸轮10,所述端面凸轮10的一半空套在蜗杆轴9上,另一半与大伞齿轮12铆接在一起,在蜗杆轴9的最外端用顶丝固装有手柄11;;所述大伞齿轮12与小伞齿行星轮13啮合,与蜗杆8啮合的蜗轮34用键和小齿轮35固接在一起,再空套连接在大圆盘6上的轴上,大齿轮36与小齿轮35啮合,大齿轮36空套连接在大圆盘6上的另一轴上,并且大齿轮36的回转中心与压掌的回转中心重合,悬臂梁28通过螺钉固定在悬臂梁支座27上,悬臂梁支座27通过螺钉固定在大齿轮36上;所述棘爪30在压簧31的作用下,始终与棘轮5接触,压簧31通过螺钉固接在压簧支座32上,压簧支座32通过螺钉固接在嵌在棘轮5内的圆盘上,两套棘爪30和压簧31以回转中心轴对称分布设置;在测试台架1的底部有一辅助台板37,所述工作台板16下面部分的主轴7穿过辅助台板37,并安装有同步带带轮19;主电机18倒置安装在辅助台板37上,其电机轴穿过辅助台板37后安装主同步带带轮17,同步带16连接在主同步带带轮17与从同步带带轮19之间。
本发明检测装置的机械传动部分是基于对粗纱机筒管卷绕正常工作运动状态的模拟来设计的,总体可以分为两条传动路线:一条是由主电机18依次传动主动带轮17、从动带轮19、主轴7和圆盘6,这条传动路线是模拟粗纱机锭翼的正常工作状态;另一条是用悬臂梁与粗纱机锭翼接触点的变化来模拟卷绕过程中的纱线卷绕直径增加,它由辅助电机2依次传动主动带轮3、从动带轮4和棘轮5、棘爪30,由棘轮5、棘爪30与所述的圆盘6传动合并再依次传动小伞齿行星轮13、大伞齿轮12、蜗杆8、蜗轮34、小圆柱齿轮35、大圆柱齿轮36至悬臂梁28。尽管是两条传动路线,但两者并非完全独立,两条路线通过一个差动机构彼此牵连。其工作原理是,当主电机18带动主轴7的转速n1大于辅助电机2带动从动带轮4的转速n2时,小伞齿行星轮13自转转速n3=0,悬臂梁28不转动;当主电机18带动主轴7的转速n1小于辅助电机2带动的从动带轮4的转速n2时,小伞齿行星轮13的自转转速n3=n1-n2,悬臂梁28转动。
本发明检测装置是在原有测试装置的基础上,作了重大改进而设计成的。其关键点是解决了筒管卷绕变径问题。为了解决筒管卷绕变径问题,本发明创新设计了差动轮系,或称为差动轮系变经机构,是本发明的创新点之一。它可以将两种运动,即锭翼的转动和模拟筒管直径变化的运动合成为一种运动。所述的差动轮系变径机构具体结构为(参见图1):大圆盘(即系杆)6与主轴7通过螺栓和端面键固接,并由主电机18通过主、从同步带带轮17、19带动;中心同步带轮4由辅助电机2通过辅助同步带带轮3带动;中心同步带轮4与棘轮5通过螺栓固接在一起(参见图4,),棘爪30与中心齿轮15通过两个棘爪轴33固接在一起,棘爪30在压簧31的作用下,始终与棘轮5接触,两套棘爪30和压簧31以回转中心轴为对称分布设置;中心齿轮15与直齿行星轮14啮合,并将运动传给与直齿行星轮14同轴的另一个小伞齿行星轮13,小伞齿行星轮13和直齿行星轮14分别用键连接在行星轴上,形成一个整体;再通过小伞齿行星轮13传给另一个大伞齿轮12,借以改变传动方向。
本发明检测装置还创新设计了棘轮棘爪单向传动机构和蜗轮蜗杆减速机构,以模拟筒管卷绕直径的逐层变化。其具体机构为(参见图5、6),大伞齿轮12与蜗杆8分别用键连接在同一根轴9上,形成一个整体;蜗杆8与蜗轮34啮合,将运动传给与蜗轮34同轴的小齿轮35,蜗轮34是用键和小齿轮35固接在一起,再空套连接在大圆盘6上的轴上;小齿轮35与固定悬臂梁的大齿轮36啮合,大齿轮36也是空套在系杆轴6上;大齿轮36的回转中心与压掌的回转中心重合,悬臂梁28通过螺钉固定在悬臂梁支座27上,悬臂梁支座27通过螺钉固定在齿轮36上。该机构工作原理是,随着大齿轮36的转动,悬臂梁28也转动(相当于筒管卷绕直径的逐层变化),压掌被悬臂梁28带着也转动,转动过程中压掌给悬臂梁28的力可通过传感器(应变片)和应变仪测量和记录下来。为了实现单向传动,本发明把棘轮棘爪机构的棘轮5与中心轮4用螺栓固接,棘爪通过棘爪轴33固接在中心轮15上。只有当辅助电机2顺时针旋转时,且转速大于系杆6的转速时,行星轮14才可转动;反之,行星轮14不起作用,也即保证了需要的单向传动。
为了完成悬臂梁28的复位,本发明检测装置设计了端面凸轮手动式悬臂梁复位机构。它采用端面凸轮10(参见图1、3)设计,端面凸轮10的一半空套在轴9上,另一半与大伞齿轮12铆接在一起,与蜗杆轴9以滑键形式连接,手柄11通过顶丝固接在蜗杆轴9上。该机构工作原理是,转动空套在蜗杆轴9上的一半端面凸轮10,使两个半端面凸轮的曲面相吻合,即使其与固接在轴9上的另半个端面凸轮10的曲面相吻合,进而依靠弹簧力作用可使大伞齿轮12与小伞齿行星轮13脱开,旋转手柄11,就可使蜗杆8反向旋转,从而带动悬臂梁28复位。当需要检测时,反向旋动空套在蜗杆轴9上的一半端面凸轮10,使两个半端面凸轮10的曲面不相吻合,使大伞齿轮12与小伞齿行星轮13啮合,传动可正常进行。需要注意的是,复位时,如果不把大伞齿轮12与小伞齿行星轮13脱开,旋转手柄11时,需克服电机,中心轮的阻力矩,会非常费劲,这样可提醒操作者,立即停止误操作,否则容易损坏手柄11与蜗杆轴9的连接。
本发明检测装置在所述大圆盘6上配置有一个平衡体29(参见图3),用以平衡大圆盘6上所述各部件转动时产生的转动惯量,以使检测装置高速运行平稳。平衡体29的质量与安装位置应当与平衡对象相匹配,具体设计是本领域公知技术。
本发明检测装置的主要部件都安装在工作台板16上。主电机18、辅助电机2及其传动轮等少量零部件安排在工作台板16之下(参见图1、2)。工作台板16固定安放在测试台架1上。测试台架1可由角铁焊接而成。为了测试台架1的美观,在测试台架1的四周边可安装上挡板。
本发明检测装置所述的控制部分主要为PLC编程控制变频器。实施例的PLC采用台达DVP-20EX型,变频器采用台达VFD-B型。变频器采用两台,分别控制两个电机,即1#变频器控制辅助电机2,2#变频器控制主电机18。变频器与PLC之间通过RS-485接口进行通讯控制。两台变频器工作由PLC程序设定,通过RS-485接口传送。2#变频器的控制方式为外部端子控制。1#变频器的控制由PLC程序完成。通过变频器上的位操作可实现锭翼的寸动(参见图7)。所用零部件均为市购产品。
本发明所述的PLC程序设计如下:首先由所要达到的控制要求,定义:X0-记数开关;X1-主启动;X2-停止;X3-测试;X4-频率值传送;X5-重设;Y0-主电机;Y1-指示灯(参见图7、8)。然后根据粗纱锭翼压掌力测试的控制工艺要求写出流程框图(参见图8)并进行编程控制。根据所述的检测原理和流程框图,本领域的技术人员不难写出具体程序。
本发明检测装置所述信号处理部分的功能要求是:要把检测部分传感器检测到的动态压掌压力信号不失真地传送给测试系统,通过微机把测得的压掌压力信息以曲线图的形式表示出来。所述的信号处理部分(参见图2)包括贴在悬臂梁28上的应变片、依次电连接信号线、集流环22、动态电阻应变仪及数据采集仪;2-10个集流环22和1-9个隔离环23相间排布,并套装在绝缘环套21上,绝缘环套21用顶丝固接在工作台板16下面的主轴7上,触点24一端和集流环22接触,另一端固定在支座25中,支座25通过螺钉固接在支架20上,支架20通过螺栓固接在工作台板16的下面,并均匀安装在工作台板16与辅助台板37之间。本发明信号处理部分所需动态电阻应变仪及数据采集仪和测试软件以及部分电器元件为市购产品。
为了把应变片检测的信号从悬臂梁28上引出,本发明特别设计了集流环22。实施例的集流环22设计为8个,并与7个的隔离环23间隔排放套装在绝缘环套21上。绝缘环套21用钉丝固接在主轴7上,可随主轴7一起转动,通过触点24和从支座25上引出的信号线,即可把锭翼压掌的压纱力检测信号传输出来,交给动态电阻应变仪和实施例的CDSP数据采集仪,并把压掌压力信息以曲线图的形式表示出来。图9、10分别为利用本发明检测装置在锭翼600r/min和700r/min转速的条件下测得的压掌压纱力相对值的曲线图。
本发明测试装置的工作原理是:将待测的锭翼插入该测试装置的锭杆上,将粗纱锭翼压掌靠在贴有应变片悬臂梁28上,悬臂梁28与测试装置所述差动轮系的大齿轮36相连。开始检测时,由于差动机构的作用,使得悬臂梁28可绕回转点不断向外转动,即随着测试时间的增加,悬臂梁28离回转中心的距离不断增大,直到设定的直径尺寸。其过程模拟了粗纱筒管卷绕直径的逐层增加过程;由于离心力作用,使得锭翼压掌紧紧压在悬臂梁28上,并随悬臂梁28一起向外转动,压掌力同时发生变化,使得悬臂梁28上所贴应变片的电压也发生变化,通过动态应变仪及CDSP数据采集仪将该信号转化为可视的应力应变值或图形,即完成了锭翼压掌压力值的连续动态测试。测量完成后,依靠手动,反向旋转手柄11,可使悬臂梁28复位,以备下次检测。简单说,本发明测试装置可进行锭翼压掌压力在整个粗纱逐层变经卷绕过程中的连续动态全程测试,并且运行良好,检测精确,操作简单。
本发明测试装置为粗纱锭翼的生产、维修和性能检验以及制订品质标准提供了新的现代化的检验仪器或手段,适用于:1粗纱锭翼的生产厂家设计和检验锭翼性能使用;2.粗纱锭翼的使用厂家维修粗纱锭翼使用;3.检验检测类的中介机构使用;4.具有检验检测类职能的行政机关使用;5.相关高等院校和科研院所的教学科研使用。
Claims (2)
1.一种粗纱锭翼压掌力检测装置,包括机械传动、控制和信号处理三个部分;所述的机械传动部分包括测试台架和其上的工作台板、安装在工作台板上的变径机构、复位机构和减速传动机构;结构设计为在工作台板一侧下面安放有一台辅助电机,其电机轴穿过工作台板后,用键连接辅助主动同步带轮,在辅助电机的旁边靠近工作台板中心有一根穿过工作台板的主轴,中心轮空套在工作台板上面的主轴上,并用同步带与所述的辅助主动同步带轮连接;在中心轮上用螺栓固接棘轮,棘轮内嵌有棘爪,中心齿轮与棘爪靠棘爪轴固接在棘轮的上面,并且棘轮和中心齿轮均空套在主轴上;在中心齿轮上面的大圆盘与主轴通过螺栓和端面键固接,直齿行星轮和小伞齿行星轮分别用键固接在同一根空套在大圆盘上的轴上,并且直齿行星轮在大圆盘的下面,小伞齿行星轮在大圆盘的上面,直齿行星轮与中心齿轮啮合,在大圆盘的上面有一根用顶丝固接在支架上的蜗杆轴,支架固接在大圆盘上,在蜗杆轴上用键固接了蜗杆和以滑键形式依次连接了大伞齿轮和端面凸轮,所述端面凸轮的一半空套在蜗杆轴上,另一半与大伞齿轮铆接在一起,在蜗杆轴的最外端用顶丝固装有手柄;所述大伞齿轮与小伞齿行星轮啮合,与蜗杆啮合的蜗轮用键和小齿轮固接在一起,再空套连接在大圆盘上的轴上,大齿轮与小齿轮啮合,大齿轮空套连接在大圆盘上的另一轴上,并且大齿轮的回转中心与压掌的回转中心重合,悬臂梁通过螺钉固定在悬臂梁支座上,悬臂梁支座通过螺钉固定在大齿轮上;所述棘爪在压簧的作用下,始终与棘轮接触,压簧通过螺钉固接在压簧支座上,压簧支座通过螺钉固接在嵌在棘轮内的圆盘上,两套棘爪和压簧以回转中心轴对称分布设置;在测试台架的底部有一辅助台板,所述工作台板下面部分的主轴穿过辅助台板,并安装有从同步带带轮;主电机倒置安装在辅助台板上,其电机轴穿过辅助台板后安装主同步带带轮,同步带连接在主同步带带轮与从同步带带轮之间;
所述的控制部分由PLC编程控制变频器;
所述的信号处理部分包括贴在悬臂梁上的应变片、依次电连接信号线、集流环、动态电阻应变仪及数据采集仪;2-10个集流环和1-9个隔离环相间排布,并套装在绝缘环套上,绝缘环套用顶丝固接在工作台板下面的主轴上,触点一端和集流环接触,另一端固定在支座中,支座通过螺钉固接在支架上,支架通过螺栓固接在工作台板的下面,并均匀安装在工作台板与辅助台板之间。
2.根据权利要求1所述的粗纱锭翼压掌力检测装置,其特征在于所述的集流环22为8个,并与7个的隔离环23间隔排放套装在绝缘环套21上;所述的数据采集仪为CDSP数据采集仪;所述的PLC采用台达DVP-20EX型,变频器采用台达VFD-B型,变频器与PLC之间通过RS-485接口进行通讯控制。
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