CANOpen總線與軟PLC在MPS中的應(yīng)用
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C8051F040集成的CAN控制器是Bosch全功能CAN模塊，在編寫收發(fā)函數(shù)時(shí)，首先初始化郵箱，然后是發(fā)送信息函數(shù)和接收信息函數(shù)。濾波的時(shí)候只要把濾波地址放到對(duì)應(yīng)的一個(gè)郵箱去，這樣就使一個(gè)接受郵箱對(duì)應(yīng)一個(gè)濾波地址。對(duì)象字典在程序中是以數(shù)組形式實(shí)現(xiàn)的，另外為了在監(jiān)測(cè)軟件上讀出PDO映像的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這就需要開辟實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)，然后在程序中進(jìn)行詢問。
3.3系統(tǒng)的連接與配置
對(duì)于從站模塊CANopen協(xié)議的開發(fā)與調(diào)試,采用了德國PEAK公司的CANopen開發(fā)系統(tǒng),硬件包括PCI和USB接口的CAN卡,上位機(jī)軟件是PCANopen Magic Pro3.0專業(yè)開發(fā)版,很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)CANopen網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的配置、分析和實(shí)時(shí)監(jiān)控。
調(diào)試時(shí),采用的通訊結(jié)構(gòu)如圖1所示,在PC機(jī)中安裝USB-CAN卡和PCANopen Magic Pro3.0軟件,構(gòu)成監(jiān)控調(diào)試節(jié)點(diǎn), 與從站進(jìn)行通訊。應(yīng)用I/O從站通過上位機(jī)PCAN-PCI卡構(gòu)建了基于CoDeSys軟PLC的分布式I/O控制系統(tǒng)?？偩€上掛接9個(gè)從節(jié)點(diǎn)，分別于MPS系統(tǒng)的模塊單元連接。I/O從站的輸出與MPS系統(tǒng)的輸出相連，使MPS系統(tǒng)接受控制指令；I/O從站的輸入與MPS系統(tǒng)的輸入相連，接受MPS系統(tǒng)的傳感器信號(hào)。
系統(tǒng)通過總線連接后,還需要對(duì)CoDeSys軟PLC進(jìn)行配置，如圖4所示。配置工作包括安裝系統(tǒng)支持的PCAN-PCI卡的驅(qū)動(dòng)(由3S提供),加載從站設(shè)備的EDS文件,設(shè)置CAN相關(guān)通訊參數(shù) (如波特率,本系統(tǒng)設(shè)置為250kbps),設(shè)置CANopen協(xié)議的相關(guān)參數(shù)(如從站ID號(hào)、啟動(dòng)方式、心跳報(bào)文時(shí)間等)。
圖 4 軟PLC配置監(jiān)控界面
4 軟PLC編程及對(duì)MPS控制
以上完成了總線連接和軟PLC的配置工作，下面編寫軟PLC的程序來控制MPS系統(tǒng)的模塊單元。在MPS系統(tǒng)的9個(gè)模塊中，以加工單元較為復(fù)雜，由于篇幅的關(guān)系，這里只介紹加工單元這一模塊的控制方法，其他單元類同。
如圖5所示，加工單元軟PLC控制程序流程。
如表1所示，加工單元的IO詳細(xì)列表。
在CoDeSys軟PLC上，主程序使用SFC順序功能圖語言，在每一步里的具體程序以及轉(zhuǎn)換條件使用ST指令表語言。這樣使得程序很容易編寫，也很容易看懂。
由此編寫控制程序。程序開始進(jìn)入初始化狀態(tài)，鉆頭停轉(zhuǎn)，鉆臺(tái)在上行位，使工件放松。在程序上分別使得O3_04=1，O3_05=1，O3_01=0，O3_02=0，O3_03=0，O3_06=0。進(jìn)入下一步的條件是鉆臺(tái)在最上，工件已放松。即I3_04=1，I3_02=1。
然后進(jìn)入下一步，這一步要是轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，工件放松，O3_02=1，O3_05=1，O3_04=0，然后進(jìn)入下一步，轉(zhuǎn)換條件是轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)至正位90度，即I3_01=1。
表1 加工單元IO列表
第三步轉(zhuǎn)盤停轉(zhuǎn)，放松工件，O3_02=0，O3_05=1，檢測(cè)條件有新工件放入I3_00=1。
第四步轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，放松工件，O3_02=1，O3_05=1，檢測(cè)條件延時(shí)1秒已到，轉(zhuǎn)至正位90度I3_01=1。
然后，同時(shí)進(jìn)入第五步和第九步。第五步轉(zhuǎn)盤停轉(zhuǎn)，加緊工件，O3_02=0，O3_05=0，檢測(cè)條件工件已加緊，I3_03=1。進(jìn)入第六步，鉆頭旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)臺(tái)下行，加緊工件，O3_01=1，O3_03=1。如果下行到位I3_05=1，進(jìn)入到第七步，鉆頭停轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)臺(tái)上行，加緊工件，O3_04=1，O3_01=0，O3_03=0。如果檢測(cè)到上行到位I3_04=1，進(jìn)入到第八步，放松工件，停止轉(zhuǎn)臺(tái)上行O3_05=1，O3_04=0。與第五步同時(shí)進(jìn)行的第九步檢測(cè)缸伸出，O3_06=1。如果伸出到位I3_07=1，進(jìn)入到第十步檢測(cè)缸縮回O3_06=0，檢測(cè)條件是縮回到位I3_06=1 (檢測(cè)合格)；計(jì)時(shí)3秒已到Q0.0=1 (檢測(cè)不合格)，延時(shí)一段時(shí)間。最終兩條同時(shí)進(jìn)行的線路，檢測(cè)條件I3_04=0，然后返回第四步。至此完成軟PLC對(duì)加工單元的控制。
圖 5 軟PLC控制程序流程
5結(jié)束語
應(yīng)用C8051F040單片機(jī)自行開發(fā)了基于CANopen協(xié)議的I/O從站,實(shí)現(xiàn)了與CoDeSys軟PLC的組網(wǎng)通訊,最終通過軟PLC控制了MPS系統(tǒng)。同時(shí)驗(yàn)證了信息傳遞的可靠性、準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。
參考文獻(xiàn)
[1]CiA DS-301,Version 4.0,June 16 1999.
[2]CiA DSP-401,Version 1.4,Dec 1996.
[3]CANopen high-level protocol for CAN-bus H.Boterenbrood NIKHEF,March 20,2000
[4] C8051F040混合信號(hào)ISP FLASH 微控制器數(shù)據(jù)手冊(cè)，潘琢金 譯，Rev 1.4 2004.12
評(píng)論