基于CAN總線的PLC/IPC印染設(shè)備控制系統(tǒng)
加入技術(shù)交流群
圖2濕法氈生產(chǎn)線卷繞部分工作原理圖
這里總共使用了三臺(tái)LENZE-9300系列伺服控制器（9326），驅(qū)動(dòng)三臺(tái)帶有旋轉(zhuǎn)變壓器（R）的變頻專用異步電動(dòng)機(jī)（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(hào)，以此和生產(chǎn)線保持同步;卷軸1和卷軸2伺服控制器（2/3）工作在轉(zhuǎn)矩模式，具有內(nèi)部卷徑計(jì)算功能，能對(duì)通過(guò)CAN總線由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(duì)卷軸1和卷軸2實(shí)行專門的速度控制，它們能夠自動(dòng)的將其線速度浮動(dòng)到需要的數(shù)值。卷徑計(jì)算所需要的線速度信息由拖輥伺服控制器通過(guò)專門的速度級(jí)聯(lián)接口X9-X10送來(lái)，卷徑計(jì)算所需要的轉(zhuǎn)速信息由旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)定。卷軸1和卷軸2交替工作，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的卷繞，由LENZE-8215變頻器驅(qū)動(dòng)的換軸電機(jī)完成換軸功能（圖中沒(méi)有畫出）。CAN總線還將伺服控制器（2/3）計(jì)算出的卷徑信息發(fā)送到PLC，由PLC據(jù)此完成張力給定的計(jì)算，然后通過(guò)CAN總線送回伺服控制器（2/3）。卷繞部分對(duì)卷軸的要求是內(nèi)緊外松，這就要求初始張力大，隨著卷徑的變大，張力按照某種規(guī)律逐漸變小。該應(yīng)用系統(tǒng)能完全滿足這些要求，實(shí)際運(yùn)行證明上述卷繞系統(tǒng)運(yùn)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(dá)80米/分。
4基于CAN總線的工控機(jī)平網(wǎng)印花機(jī)刮印部分控制方案
圖3示出了一個(gè)對(duì)BUSH-5V平網(wǎng)印花機(jī)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(tǒng)的方法，直接連線。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總線實(shí)現(xiàn)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(jiān)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(fù)制設(shè)定信息，簡(jiǎn)化刮印單元參數(shù)的重復(fù)設(shè)定。鑒于CAN的可靠性很高，所有的控制和狀態(tài)信號(hào)都通過(guò)總線發(fā)送，簡(jiǎn)化了布線，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的專用變頻控制器。運(yùn)動(dòng)控制專用TMS320LF2407DSP芯片中集成有CAN控制器，不用增加任何硬件，專用變頻器便有了CAN通訊功能。中央控制單元IPC中配有CAN通訊卡。
有關(guān)CAN總線的討論文章已經(jīng)很多，用的比較多的獨(dú)立CAN芯片是SJA1000，帶有CAN控制器的8位單片機(jī)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(dú)立的發(fā)送標(biāo)識(shí)碼，每個(gè)接收郵箱有獨(dú)立的接收驗(yàn)收碼，每?jī)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(dāng)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)，極大的方便了用戶構(gòu)造更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更為靈活的通訊。也簡(jiǎn)化了通訊協(xié)議的編寫。
ISO11898CAN通訊協(xié)議只有兩層：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，必不可少的應(yīng)用層協(xié)議留給二次開(kāi)發(fā)者選擇或者設(shè)計(jì)?？梢赃x用的較為通用的應(yīng)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(guó)比較普遍?？紤]到我們所開(kāi)發(fā)的平網(wǎng)印花機(jī)刮印單元變頻器是專用的，因而沒(méi)有采用通用的應(yīng)用層協(xié)議，而是量身定做了我們專用的應(yīng)用層協(xié)議。物理層協(xié)議負(fù)責(zé)物理信號(hào)的傳輸、譯碼、位時(shí)序、位同步等功能;數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議負(fù)責(zé)總線仲裁、信息分幀、數(shù)據(jù)確認(rèn)、錯(cuò)誤檢測(cè)、流量控制等功能;應(yīng)用層協(xié)議主要負(fù)責(zé)標(biāo)識(shí)符的分配，其次是網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)或者監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的處理等。由于CAN協(xié)議沒(méi)有規(guī)定信息標(biāo)識(shí)符的分配，因而可以根據(jù)不同的應(yīng)用使用不同的方法。所以，在設(shè)計(jì)一個(gè)基于CAN的通訊系統(tǒng)時(shí)，確定CAN標(biāo)識(shí)符的分配非常重要，是應(yīng)用層協(xié)議的主要內(nèi)容。
圖3平網(wǎng)印花機(jī)CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)
5結(jié)論
從以上的分析論述中，可以得出以下簡(jiǎn)單的結(jié)論：CAN總線以其特點(diǎn)，與PLC和IPC相結(jié)合，已經(jīng)在印染類設(shè)備（包括造紙類設(shè)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(yīng)用層協(xié)議留下了二次開(kāi)發(fā)的余地，對(duì)于沒(méi)有自己的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的中國(guó)來(lái)說(shuō)，CAN給了我們機(jī)會(huì)。
評(píng)論