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

各個(gè)試驗(yàn)平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)采用倍福BX5100型PLC作為控制核心，該P(yáng)LC接入CANopen總線并作為CANOpen通訊從站(Slave)。

各個(gè)試驗(yàn)平臺(tái)的PLC搭配試驗(yàn)平臺(tái)所需的數(shù)字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊等，來(lái)完成現(xiàn)場(chǎng)液壓試驗(yàn)臺(tái)的數(shù)據(jù)采集及控制操作。

另外，各試驗(yàn)平臺(tái)配備威倫通(Weinview)MT6070iH型觸摸屏，并用EB8000軟件開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的人機(jī)界面，方便操作人員現(xiàn)場(chǎng)操作設(shè)備。其中PLC與觸摸屏之間通訊，基于MODBUS RTU協(xié)議。

4．試驗(yàn)平臺(tái)控制系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)

試驗(yàn)平臺(tái)控制系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)主要包括以下三個(gè)部分：

(1)PLC程序開(kāi)發(fā)

本項(xiàng)目的PLC程序開(kāi)發(fā)基于倍福TwinCAT PLC軟件，該是遵循IEC61131．3標(biāo)準(zhǔn)的編程開(kāi)發(fā)軟件，支持指令表(IL)、結(jié)構(gòu)文本(ST)、梯形圖(LD)、功能塊圖(FBD)、順序流程圖(SFC)和連續(xù)功能塊圖(CFC)編程語(yǔ)言：其特點(diǎn)是功能強(qiáng)大、編程方便、系統(tǒng)開(kāi)放?？梢暂p松縮短開(kāi)發(fā)周期，極犬提高工作效率。TwinCAT PLC軟件和TwinCAT System Manager(系統(tǒng)管理器)相結(jié)合，可以支持目前市面上流行的現(xiàn)場(chǎng)總線，包括本項(xiàng)目采用的CANopen總線。

PLC與上位機(jī)之間通訊采用CANopen總線，雙方的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換則是基于上文中所提到的PDO(過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象)，其中上位機(jī)CANopen接口卡的RxPDOs則對(duì)應(yīng)下位PLC的TxPDOs，反之依然。這樣我們?cè)诰帉?xiě)PLC程序時(shí)，需要把PLC采集的數(shù)據(jù)通過(guò)PLC的TxPDOs發(fā)送CANopen卡的RxPDOs，而CANopen卡的TxPDOs發(fā)出的數(shù)據(jù)則通過(guò)PLC的RxPDOs來(lái)讀取。由于相關(guān)試驗(yàn)臺(tái)數(shù)目較多，且各個(gè)試驗(yàn)臺(tái)所實(shí)現(xiàn)的功能不同，相應(yīng)的PLC程序也有差別，篇幅原因這里就不再贅述。

(2)基于VB的上位機(jī)軟件界面開(kāi)發(fā)

倍福TwinCAT軟件能按照用戶(hù)不同需求提供ADS DLL動(dòng)態(tài)庫(kù)、ADS OCX控件和OPC服務(wù)器接口，方便用戶(hù)順利實(shí)現(xiàn)可視化HMI功能。

通過(guò)TwinCAT System Manager(系統(tǒng)管理器)新建一個(gè)I／O Task并添加相關(guān)輸入輸出變量，再將這些變量映射(Mapping)到上文中提劍的CANopen卡相關(guān)的RxPDOs與TxPDOs，便可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與PLC之間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊。數(shù)據(jù)傳遞的過(guò)程見(jiàn)圖3：

圖3 數(shù)據(jù)傳遞的過(guò)程

這樣我們?cè)谏衔粰C(jī)VB軟件開(kāi)發(fā)時(shí)，可以通過(guò)ADS OCX控件中提供的相關(guān)函數(shù)直接對(duì)PLC程序中的變量進(jìn)行讀取與寫(xiě)入操作。上位機(jī)界面的開(kāi)發(fā)則要根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)臺(tái)操作與顯示的需求而定。圖4為密封試驗(yàn)臺(tái)的上位機(jī)操作界面，其他界面風(fēng)格與此類(lèi)似。

圖4 操作界面

(3)觸摸解人機(jī)交均界面(HMI）開(kāi)發(fā)

5 總結(jié)

本文主要介紹了147裝置液壓試驗(yàn)臺(tái)按制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。上位機(jī)通過(guò)CANopen總線與PLC實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，操作人員可以通過(guò)上位機(jī)的VB程序?qū)崿F(xiàn)液壓測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)的自動(dòng)化控制。同時(shí)，操作人員也可以通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)的觸摸屏進(jìn)行操作。

目前，該液壓試驗(yàn)臺(tái)已投入使用近半年，使用狀況良好．系統(tǒng)實(shí)時(shí)性強(qiáng)，數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確。無(wú)論通過(guò)過(guò)上位機(jī)還是現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏都能非常方便的進(jìn)行操作，基本達(dá)到了預(yù)期要求。