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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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圖2濕法氈生產(chǎn)線(xiàn)卷繞部分工作原理圖
這里總共使用了三臺LENZE-9300系列伺服控制器（9326），驅動(dòng)三臺帶有旋轉變壓器（R）的變頻專(zhuān)用異步電動(dòng)機（M）。其中，拖輥伺服控制器9326（1）工作在速度模式，它的速度給定（1/2端）來(lái)自生產(chǎn)線(xiàn)主控PLC的模擬量輸出，輔助速度給定（3/4端）來(lái)自于松緊架信號，以此和生產(chǎn)線(xiàn)保持同步;卷軸1和卷軸2伺服控制器（2/3）工作在轉矩模式，具有內部卷徑計算功能，能對通過(guò)CAN總線(xiàn)由PLC發(fā)送來(lái)的張力給定信息和由張力傳感器發(fā)送來(lái)的實(shí)際張力信息進(jìn)行閉環(huán)控制。無(wú)須對卷軸1和卷軸2實(shí)行專(zhuān)門(mén)的速度控制，它們能夠自動(dòng)的將其線(xiàn)速度浮動(dòng)到需要的數值。卷徑計算所需要的線(xiàn)速度信息由拖輥伺服控制器通過(guò)專(zhuān)門(mén)的速度級聯(lián)接口X9-X10送來(lái)，卷徑計算所需要的轉速信息由旋轉變壓器測定。卷軸1和卷軸2交替工作，實(shí)現連續的卷繞，由LENZE-8215變頻器驅動(dòng)的換軸電機完成換軸功能（圖中沒(méi)有畫(huà)出）。CAN總線(xiàn)還將伺服控制器（2/3）計算出的卷徑信息發(fā)送到PLC，由PLC據此完成張力給定的計算，然后通過(guò)CAN總線(xiàn)送回伺服控制器（2/3）。卷繞部分對卷軸的要求是內緊外松，這就要求初始張力大，隨著(zhù)卷徑的變大，張力按照某種規律逐漸變小。該應用系統能完全滿(mǎn)足這些要求，實(shí)際運行證明上述卷繞系統運行可靠，卷徑由86毫米到1200毫米卷繞密實(shí)整齊，卷繞速度可達80米/分。
4基于CAN總線(xiàn)的工控機平網(wǎng)印花機刮印部分控制方案
圖3示出了一個(gè)對BUSH-5V平網(wǎng)印花機刮印部分控制的改造方案。原方案在中央控制器和刮印單元之間使用RS-232串行通訊，速度慢，可靠性差。因而一些關(guān)鍵性的操作仍然沿用傳統的方法，直接連線(xiàn)。BUSH-7V改用RS-485串行通訊，可靠性有了提高。在我們的方案中，使用CAN總線(xiàn)實(shí)現中央控制IPC與各刮印單元變頻器之間的串行通訊，廣播起停命令、監控各刮印單元的工作狀況;各刮印單元之間也可以相互通訊，復制設定信息，簡(jiǎn)化刮印單元參數的重復設定。鑒于CAN的可靠性很高，所有的控制和狀態(tài)信號都通過(guò)總線(xiàn)發(fā)送，簡(jiǎn)化了布線(xiàn)，提高了實(shí)時(shí)性。
這里，刮印單元共有18套，使用我們自己開(kāi)發(fā)的基于DSP的專(zhuān)用變頻控制器。運動(dòng)控制專(zhuān)用TMS320LF2407DSP芯片中集成有CAN控制器，不用增加任何硬件，專(zhuān)用變頻器便有了CAN通訊功能。中央控制單元IPC中配有CAN通訊卡。
有關(guān)CAN總線(xiàn)的討論文章已經(jīng)很多，用的比較多的獨立CAN芯片是SJA1000，帶有CAN控制器的8位單片機有P8xC591等，但是TMS320LF2407中集成的CAN控制器很有特點(diǎn)。它有六個(gè)郵箱，其中有兩個(gè)發(fā)送郵箱、兩個(gè)接收郵箱、兩個(gè)發(fā)送/接收可選郵箱;每個(gè)發(fā)送郵箱有獨立的發(fā)送標識碼，每個(gè)接收郵箱有獨立的接收驗收碼，每?jì)蓚€(gè)接收郵箱公用一個(gè)接收屏蔽碼。這種多郵箱安排比SJA1000的相當于只有兩個(gè)郵箱（一個(gè)接收郵箱/一個(gè)發(fā)送郵箱）來(lái)說(shuō)，極大的方便了用戶(hù)構造更復雜的網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現更為靈活的通訊。也簡(jiǎn)化了通訊協(xié)議的編寫(xiě)。
ISO11898CAN通訊協(xié)議只有兩層：物理層和數據鏈路層，必不可少的應用層協(xié)議留給二次開(kāi)發(fā)者選擇或者設計?？梢赃x用的較為通用的應用層協(xié)議主要有：CANopen、DeviceNet和SDS，其中CANopen在歐洲較為流行，而DeviceNet、SDS則在美國比較普遍?？紤]到我們所開(kāi)發(fā)的平網(wǎng)印花機刮印單元變頻器是專(zhuān)用的，因而沒(méi)有采用通用的應用層協(xié)議，而是量身定做了我們專(zhuān)用的應用層協(xié)議。物理層協(xié)議負責物理信號的傳輸、譯碼、位時(shí)序、位同步等功能;數據鏈路層協(xié)議負責總線(xiàn)仲裁、信息分幀、數據確認、錯誤檢測、流量控制等功能;應用層協(xié)議主要負責標識符的分配，其次是網(wǎng)絡(luò )啟動(dòng)或者監控節點(diǎn)的處理等。由于CAN協(xié)議沒(méi)有規定信息標識符的分配，因而可以根據不同的應用使用不同的方法。所以，在設計一個(gè)基于CAN的通訊系統時(shí)，確定CAN標識符的分配非常重要，是應用層協(xié)議的主要內容。
圖3平網(wǎng)印花機CAN總線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò )
5結論
從以上的分析論述中，可以得出以下簡(jiǎn)單的結論：CAN總線(xiàn)以其特點(diǎn)，與PLC和IPC相結合，已經(jīng)在印染類(lèi)設備（包括造紙類(lèi)設備）的控制中占有了重要的位置?？紤]到CAN的開(kāi)發(fā)比較容易，應用層協(xié)議留下了二次開(kāi)發(fā)的余地，對于沒(méi)有自己的現場(chǎng)總線(xiàn)標準的中國來(lái)說(shuō)，CAN給了我們機會(huì )。
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