基于PCC的CAN總線(xiàn)分布式生產(chǎn)控制系統

近來(lái)，由于環(huán)保意識與動(dòng)物保護主義盛行，優(yōu)質(zhì)人造皮革在國際市場(chǎng)上受到了廣泛的歡迎。因此制革機械近幾年來(lái)得到了新的發(fā)展。尤其是濕法皮革生產(chǎn)線(xiàn)，為提高系統的精度和可靠性，目前大多廠(chǎng)商放棄以同步控制器，溫度控制儀為主的傳統實(shí)現方式。轉而紛紛進(jìn)入PLC 加觸摸屏方式，或工控機加PLC 控制方式的格局。該生產(chǎn)線(xiàn)有100 - 150M 的長(cháng)度。同時(shí)存在60 - 70 模擬信號。

　　因此為了降低成本，增加系統的可靠性。我們采用了PCC（計算機控制中心） ，加CAN 總線(xiàn)分布采集模塊，觸摸屏構成濕法皮革生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)控制系統。

　　1. PCC 的概述

　　BR 的PCC 控制器采用分時(shí)多任務(wù)操作系統，因此可將控制要求分成多個(gè)任務(wù)（ task） ，并且在一個(gè)掃描周期內同時(shí)執行；Windows 下編程環(huán)境Automatoin Studio 支持標準的C、Basic、梯形圖、指令表、順序結構圖等六種標準的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言；根據需要可以在同一個(gè)項目中采用多種語(yǔ)言進(jìn)行編程。同時(shí)，編程環(huán)境中包含豐富的函數庫及功能塊（Functionblock） ，大幅度減輕了開(kāi)發(fā)人員的工作量。在本套控制系統中PCC的軟件的開(kāi)發(fā)中，我們主要采用了以C語(yǔ)言為主，梯形圖為輔的編程方式。

　　2. CAN 總線(xiàn)的概述

　　CAN ，全稱(chēng)為“Controller Area Network”，即控制器局域網(wǎng)，是國際上應用最廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。起先，CAN被設計作為汽車(chē)環(huán)境中的微控制器通訊，在車(chē)載各電子控制裝置ECU 之間交換信息，形成汽車(chē)電子控制網(wǎng)絡(luò )。比如：發(fā)動(dòng)機管理系統、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統中，均嵌入CAN 控制裝置。CAN 是一種多主方式的串行通訊總線(xiàn)，基本設計規范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。當信號傳輸距離達到10Km 時(shí)，CAN 仍可提供高達50Kbit/ s 的數據傳輸速率。

　　3. 系統的總介紹

　　本系統由觸摸控制屏、PCC、CAN 總線(xiàn)模塊三部分構成。具體結構參見(jiàn)圖1 。其中觸摸屏主要完成工藝參數的設定，如軋輥的溫度，系統的走布速率等；顯示各軋輥的張力以及歷史參數，顯示系統的運行狀態(tài)。包括變頻器的電流，故障代碼等。觸摸屏RS232口與PCC的RS232 建立點(diǎn)與點(diǎn)的通訊。由PCC 擁有獨創(chuàng )FARAME - DRIVE功能。因此，它幾乎可以與所有RS232 的設備進(jìn)行相互通訊。PCC 是生產(chǎn)過(guò)程的控制核心。主要功能是完成對各CAN 總線(xiàn)模塊掃描，獲得現場(chǎng)的溫度及張力軋輥位置信號。并根據工藝參數的要求進(jìn)行各種PID 運算后輸出控制信號到CAV 總線(xiàn)輸出功能塊。其系統結構框圖如圖2.

　　4. 同步控制原理

　?。?） 系統的傳動(dòng)線(xiàn)路圖：系統放卷與收卷用力矩電機單獨控制。整個(gè)系統的速度跟隨主凝固機運動(dòng)。主凝固機由一臺5. 7KW 的矢量型變頻器拖動(dòng)。其給定信號采自于觸摸屏的設定。其他各扎機分別31 臺主頻機拖動(dòng)。每臺扎機的速度保證與主凝固機同步。其結構框圖如圖3 所示。在保證張力恒定的情況下能保證系統轉速的同步。為了加快調節時(shí)間加入前饋控制量速度設定，使系統在起動(dòng)和速度升降過(guò)程中張力波動(dòng)減少，在張力控制過(guò)程中一旦出現了張力過(guò)載，PCC 輸出控制氣閥抬起了壓輥。張力恢復正常后又自動(dòng)壓上壓輥，其控制策略采用雙位控制。

　?。?） 溫度控制：溫度采用C 語(yǔ)言使用PID 函數，可以控制無(wú)限路溫度調節。在該系統中，一般控制8 到10 路溫控。由于采用的是C 語(yǔ)言，可以動(dòng)態(tài)的定義當前有幾路溫控，普通溫控表或PID 調節器難以進(jìn)行準確溫控； 而B(niǎo) R 公司智能溫度PID 軟件可以自動(dòng)計算出不同溫控所需要的PID 參數，使溫度控制精確到±1 ℃。

　　5. PCC 的CAN 總線(xiàn)的特點(diǎn)與下位CAN 模塊的通訊

　?。?） PCC 的CAN 總線(xiàn)的使用

　　PCC 的CAN 幀最多可用8 個(gè)字節的信息進(jìn)行讀寫(xiě)。這部從通過(guò)調用CAN 函數庫來(lái)實(shí)現。其中包括CONOPEN ， CANWRITE ， CANREAD ，以及SANTAB 和CANRWTAB.CANOPEN 函數包括完成對CAN 總線(xiàn)的初始化，需要注意的是CAN 總線(xiàn)的初始化必須包含在初始化例程INTI SP 中。CANOPEN （ 1 ，BAND - RATE ，COB - ANT ，ADR （ ERRO - ADR） ， 0. ， 0 US - IDENT ，STAFUS） 其中BAND - rate = 25 ，即代表波特功率為250K.US - IDENT 是調用CAN 初始化得到的到PCC 的CAN的ID ，在CAN 總線(xiàn)的讀寫(xiě)過(guò)程都將用到該參數。CAN 總線(xiàn)的寫(xiě)信息通過(guò)在優(yōu)先級較高的進(jìn)程中采用CAN2WRITE函數，其函數參數定義如下：CANWRITE（BAND -RATE ，COB - ANT ，ADR ERRO - ADR ，0 ，0 ，US - IDENT ，STATUS ） ，enable = 1 ，us - idenf 為在CANopen （） 初始化中建立的us - idenf .CAN - id 為數據目標CAN 模塊有關(guān)的CAN 數據楨的ID.DATE - ADR 為發(fā)送數據模塊的首地址。Date - iog 為發(fā)送的數據長(cháng)度。其最大值為8.如果以CAN - id 為幀地址數據被成功發(fā)送則status = 0 ，反之status= 錯誤代碼。其發(fā)送數據的流程如下：