基于CANopen總線與PLC的液壓試驗(yàn)平臺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 引言

147裝置為某空中收放式受油裝置，需要沒計(jì)多個(gè)專用液壓試驗(yàn)臺對該產(chǎn)品的一些性能(如：收放性能、密封性能、強(qiáng)度性能等)進(jìn)行檢測并驗(yàn)證。本文所涉及的液壓試驗(yàn)平臺控制系統(tǒng)即針對該147裝置的液壓試驗(yàn)平臺所設(shè)計(jì)。

該項(xiàng)目需要進(jìn)行的試驗(yàn)內(nèi)容較多且耗時(shí)，各個(gè)試驗(yàn)平臺分布于廠房的不同位置，且試驗(yàn)臺工作環(huán)境比較惡劣(如高低溫試驗(yàn)時(shí)工作環(huán)境溫度高溫85攝氏度，低溫40攝氏度)。各個(gè)試驗(yàn)平臺與上位機(jī)之間基于CANopen總線通訊，其中上位機(jī)作為CANopen通訊主站。各個(gè)試驗(yàn)臺現(xiàn)場采用德國倍福(BECKHOFF)的BX5100系列PLC，該P(yáng)LC具有CANopen總線接口，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的cANopen通訊，并且作為CANopen總線網(wǎng)絡(luò)的從站。

BX5100型PLC能夠根據(jù)實(shí)際需要選用用戶所需的各個(gè)規(guī)格的數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊，以及其他一些復(fù)雜模塊如脈沖輸出模塊等(主要用于控制步進(jìn)電機(jī))，能非常靈活的滿足實(shí)際工程中的各種需求。并且該P(yáng)LC配備支持MODBUS RTU通訊協(xié)議的串口，只要應(yīng)用一個(gè)PLC通訊庫文件就能非常方便的與威倫通(Wdn訪ew)MT6070iH型人機(jī)界面(HMI)通訊，可方便操作人員在試驗(yàn)臺現(xiàn)場對液壓平臺進(jìn)行操作，無需通過遠(yuǎn)端的上位機(jī)，提供了另一種操作選擇。

2 CANopen總線簡介

CAN是Controller Area Network的縮寫，是德國BOSCH公司為現(xiàn)代汽車應(yīng)用領(lǐng)先推出的一種多主機(jī)局部網(wǎng)，由于其高性能、高可靠性、實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、多種控制設(shè)備、交通工具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境控制等眾多部門。

CANopen是在CAN的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它基于CAN的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，對應(yīng)用層做出了相應(yīng)的規(guī)定，成為歐洲嵌入式網(wǎng)絡(luò)的主要標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議(EN50325-4)。

一個(gè)CANopcn設(shè)備模型如圖1所，分成二個(gè)部分:通訊接口、對象詞典、應(yīng)用程序。

(1)通訊接口提供在總線土發(fā)送和接收通訊對象的服務(wù)。

(2)對象詞典是CANopen協(xié)議中最重要的概念，它描述了所有的數(shù)據(jù)類型、通訊對象以及設(shè)備指定的對象，是連接應(yīng)用和通訊之間的媒介。通過訪問對象詞典可以得知各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)、確定網(wǎng)絡(luò)的通訊,摸式、選抒相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)管理，與輸入輸出端口相接、存儲具體應(yīng)用中的輸入輸出數(shù)據(jù)。

(3)應(yīng)用程序提供了內(nèi)部控制功能，也提洪了與硬件連接的接口。

圖1 CANopen設(shè)備模型

過積數(shù)據(jù)對象即PDO(Provess bata Object)主要用來傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，例如電機(jī)速度、位置、I/O值等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以8個(gè)字節(jié)封裝成個(gè)PDO，PD0按照用途分為兩種:

(1)TxPDOs用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的發(fā)送

(2)RxPDOs用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的接收

3 試驗(yàn)平臺控制系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

本項(xiàng)目控制系統(tǒng)中各個(gè)試驗(yàn)平臺與上位機(jī)之間采用基于CANopen總線通訊?？刂葡到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖2:

圖2 控制系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

其中上位機(jī)通過倍福FC5101型CANopen卡接入CANopen總線網(wǎng)絡(luò)，并作為CANOpen通訊主站(Master)。