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基于CAN總線(xiàn)的PLC/IPC印染設備控制系統
作者：
時(shí)間：2009-09-01
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1引言
CAN總線(xiàn)是現場(chǎng)總線(xiàn)的一種，最初用于汽車(chē)內部檢測部件與執行部件之間的數據通訊，有極強的抗惡劣環(huán)境和抗干擾能力。由于本身的特點(diǎn)，其應用范圍已經(jīng)由交通運輸擴展到過(guò)程控制、數控機床、機器人、智能建筑、醫療器械等領(lǐng)域，被公認是幾種最有前途的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。
與多數現場(chǎng)總線(xiàn)（如Profibus、CC-Link等）的物理層采用RS485主從協(xié)議不一樣，CAN的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)采用載波偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)（CSMA）技術(shù)，從而允許多主工作方式。并且，由于采用非破壞性總線(xiàn)仲裁技術(shù)，大大節省了總線(xiàn)沖突仲裁時(shí)間。與多數現場(chǎng)總線(xiàn)不一樣，CAN總線(xiàn)只有物理層和數據鏈路層，應用層留給用戶(hù)開(kāi)發(fā)，使用戶(hù)擁有了相當的靈活性。這些優(yōu)點(diǎn)令人注目，以致于一些頗有名氣的現場(chǎng)總線(xiàn)（如DeviceNet、CANopen等）的底層就使用CAN。很多處理器制造商將CAN總線(xiàn)協(xié)議集成到他們的CPU芯片上，如51系列單片機、196系列單片機、運動(dòng)控制專(zhuān)用數字信號處理器DSP等;很多變頻器制造商將CAN通訊卡作為選件提供給用戶(hù)或者干脆集成在變頻器中，如Lenze93系列變頻器、Siments6SE系列變頻器、三菱FR-A500系列變頻器等;很多可編程控制器制造商給用戶(hù)提供CAN通訊卡選件或者提供CAN總線(xiàn)接口，如貝加來(lái)（BR）2000系列可編程控制器、西門(mén)子S5系列可編程控制器等。CAN總線(xiàn)簡(jiǎn)單易學(xué)、容易開(kāi)發(fā)、有眾多的廠(chǎng)商支持，適合中國的國情。
印染前處理設備，如退煮漂聯(lián)合機、布夾絲光機、直輥絲光機、皂洗機等，機臺長(cháng)，采用多電機分部傳動(dòng)，要求恒張力同步調速。目前，流行的技術(shù)是用PLC控制多臺變頻器，用松緊架或者張力傳感器實(shí)現多機臺同步。印染后處理設備（如熱風(fēng)拉幅機、熱定型機等）、造紙生產(chǎn)線(xiàn)、濕法氈生產(chǎn)線(xiàn)也采用了類(lèi)似的技術(shù)。這里變頻器使用的很多，變頻器與可編程控制器之間的連接線(xiàn)也很多，頻率給定、各種監控信息（如電壓、電流、速度、轉矩等）采用模擬量，模擬量容易受干擾。如果引入現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，眾多變頻器與可編程控制器之間的連接線(xiàn)大為減少（實(shí)際上減為兩根），模擬頻率給定變?yōu)閿底诸l率給定，各種監控信息、操作信息可以在現場(chǎng)總線(xiàn)上傳遞，以上的缺憾得以解決。
2基于CAN總線(xiàn)的PCC退煮漂聯(lián)合機控制方案
控制部分的核心是一臺貝加來(lái)可編程計算機控制器（ProgrammableComputerController簡(jiǎn)稱(chēng)PCC）BR2005，它通過(guò)422總線(xiàn)與觸摸屏監控站（Provit2200）相連，在此操作者輸入指令并監控整機的運行狀態(tài)。PCC通過(guò)CAN總線(xiàn)與29臺西門(mén)子變頻器相連，用CAN總線(xiàn)傳送頻率給定命令、起停變頻器、監視變頻器的運行狀態(tài)。29臺變頻電機間的同步由松緊架完成，圖中沒(méi)有畫(huà)出。PCC還完成整臺設備的邏輯控制以及溫度、壓力、流量、液位、PH值和配方的閉環(huán)控制。詳見(jiàn)圖1。由于使用了現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，使得變頻器的現場(chǎng)連接線(xiàn)大為減少，實(shí)際為兩根線(xiàn)用菊花鏈方式將PCC與29臺變頻器串接起來(lái)。貝加來(lái)可編程計算機控制器，是集計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)為一體的新型工業(yè)控制裝置?？删幊炭刂萍夹g(shù)從60年代誕生以來(lái)，經(jīng)歷了可編程邏輯控制器（ProgrammbleLogicController），簡(jiǎn)稱(chēng)PLC，可編程控制器（ProgrammbleController），簡(jiǎn)稱(chēng)PC，到今日的PCC，已是第三代產(chǎn)品。新一代的PCC已經(jīng)能勝任大型的集散控制和復雜的過(guò)程控制。其良好的兼容性、豐富的功能函數、品種多樣的硬件模塊、高級編程語(yǔ)言的使用、模塊化的編程方式，使PCC已能滿(mǎn)足各種工業(yè)控制的需要。該PCC的編程平臺采用BR提供的AutomationStudio軟件，Windows界面，使用方便。它具有RS232、RS485、RS422、和CAN、Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)接口，可以方便的構成控制系統計算機網(wǎng)絡(luò )。監控站（Provit2200）是一臺486工控機，配有CAN、RS485、RS422、RS232接口和5.7英寸彩色液晶觸摸屏和16鍵，通過(guò)RS422與PCC交換信息。該PCC除了配有CPU和CAN通訊模塊外，還裝配了5塊數字量輸入（5＊16點(diǎn)）模塊、3塊數字量輸出（3＊16點(diǎn)）模塊、2塊模擬量輸入（2＊8點(diǎn)）模塊和2塊模擬量輸出模塊。邏輯控制部分采用梯形圖編程，CAN通訊部分和閉環(huán)控制部分采用Basic語(yǔ)言編程，也可以選用C語(yǔ)言編程。全部程序由三人分頭完成，放在同一個(gè)項目下面。相互的關(guān)聯(lián)借助全局變量完成。
圖1退煮漂聯(lián)合機控制簡(jiǎn)圖
3基于CAN總線(xiàn)的PLC濕法氈生產(chǎn)線(xiàn)卷繞部分控制方案
控制部分的核心是一臺西門(mén)子S5-95U可編程控制器PLC和三臺Lenze93系列交流伺服控制器9326。PLC通過(guò)CAN總線(xiàn)與三臺交流伺服控制器9326交換信息，實(shí)現變張力卷繞控制，如圖2所示。S5-95U除了配有CAN通訊模塊外還有64點(diǎn)數字量輸入輸出。
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