基于CAN總線的PLC/IPC印染設備控制系統(tǒng)
加入技術交流群
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LENZE-9300系列伺服控制器（9326），驅動三臺帶有旋轉變壓器（R）的變頻專用異步電動機（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）來自生產(chǎn)線主控PLC的模擬量輸出，輔助速度給定（3/4端）來自于松緊架信號，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）工作在轉矩模式，具有內部卷徑計算功能，能對通過CAN總線由PLC發(fā)送來的張力給定信息和由張力傳感器發(fā)送來的實際張力信息進行閉環(huán)控制。無須對卷軸1和卷軸2實行專門的速度控制，它們能夠自動的將其線速度浮動到需要的數(shù)值。卷徑計算所需要的線速度信息由拖輥伺服控制器通過專門的速度級聯(lián)接口X9-X10送來，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，實現(xiàn)連續(xù)的卷繞，由LENZE-8215變頻器驅動的換軸電機完成換軸功能（圖中沒有畫出）。CAN總線還將伺服控制器（2/3）計算出的卷徑信息發(fā)送到PLC，由PLC據(jù)此完成張力給定的計算，然后通過CAN總線送回伺服控制器（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，隨著卷徑的變大，張力按照某種規(guī)律逐漸變小。該應用系統(tǒng)能完全滿足這些要求，實際運行證明上述卷繞系統(tǒng)運行可靠，卷徑由86毫米到1200毫米卷繞密實整齊，卷繞速度可達80米/分。
4基于CAN總線的工控機平網(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，復制設定信息，簡化刮印單元參數(shù)的重復設定。鑒于CAN的可靠性很高，所有的控制和狀態(tài)信號都通過總線發(fā)送，簡化了布線，提高了實時性。
這里，刮印單元共有18套，使用我們自己開發(fā)的基于DSP的專用變頻控制器。運動控制專用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CAN總線的討論文章已經(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。它有六個郵箱，其中有兩個發(fā)送郵箱、兩個接收郵箱、兩個發(fā)送/接收可選郵箱;每個發(fā)送郵箱有獨立的發(fā)送標識碼，每個接收郵箱有獨立的接收驗收碼，每兩個接收郵箱公用一個接收屏蔽碼。這種多郵箱安排比SJA1000的相當于只有兩個郵箱（一個接收郵箱/一個發(fā)送郵箱）來說，極大的方便了用戶構造更復雜的網(wǎng)絡，實現(xiàn)更為靈活的通訊。也簡化了通訊協(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，必不可少的應用層協(xié)議留給二次開發(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]到我們所開發(fā)的平網(wǎng)印花機刮印單元變頻器是專用的，因而沒有采用通用的應用層協(xié)議，而是量身定做了我們專用的應用層協(xié)議。物理層協(xié)議負責物理信號的傳輸、譯碼、位時序、位同步等功能;數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議負責總線仲裁、信息分幀、數(shù)據(jù)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)絡啟動或者監(jiān)控節(jié)點的處理等。由于CAN協(xié)議沒有規(guī)定信息標識符的分配，因而可以根據(jù)不同的應用使用不同的方法。所以，在設計一個基于CAN的通訊系統(tǒng)時，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總線控制網(wǎng)絡
5結論
從以上的分析論述中，可以得出以下簡單的結論：CAN總線以其特點，與PLC和IPC相結合，已經(jīng)在印染類設備（包括造紙類設備）的控制中占有了重要的位置?？紤]到CAN的開發(fā)比較容易，應用層協(xié)議留下了二次開發(fā)的余地，對于沒有自己的現(xiàn)場總線標準的中國來說，CAN給了我們機會。
評論