基于CAN總線的PLC/IPC印染設(shè)備控制系統(tǒng)
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時(shí)間：2009-09-01
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CAN總線是現(xiàn)場(chǎng)總線的一種，最初用于汽車(chē)內(nèi)部檢測(cè)部件與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通訊，有極強(qiáng)的抗惡劣環(huán)境和抗干擾能力。由于本身的特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍已經(jīng)由交通運(yùn)輸擴(kuò)展到過(guò)程控制、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、智能建筑、醫(yī)療器械等領(lǐng)域，被公認(rèn)是幾種最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。
與多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線（如Profibus、CC-Link等）的物理層采用RS485主從協(xié)議不一樣，CAN的介質(zhì)訪問(wèn)采用載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)（CSMA）技術(shù)，從而允許多主工作方式。并且，由于采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，大大節(jié)省了總線沖突仲裁時(shí)間。與多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線不一樣，CAN總線只有物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，應(yīng)用層留給用戶(hù)開(kāi)發(fā)，使用戶(hù)擁有了相當(dāng)?shù)撵`活性。這些優(yōu)點(diǎn)令人注目，以致于一些頗有名氣的現(xiàn)場(chǎng)總線（如DeviceNet、CANopen等）的底層就使用CAN。很多處理器制造商將CAN總線協(xié)議集成到他們的CPU芯片上，如51系列單片機(jī)、196系列單片機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制專(zhuān)用數(shù)字信號(hào)處理器DSP等;很多變頻器制造商將CAN通訊卡作為選件提供給用戶(hù)或者干脆集成在變頻器中，如Lenze93系列變頻器、Siments6SE系列變頻器、三菱FR-A500系列變頻器等;很多可編程控制器制造商給用戶(hù)提供CAN通訊卡選件或者提供CAN總線接口，如貝加來(lái)（BR）2000系列可編程控制器、西門(mén)子S5系列可編程控制器等。CAN總線簡(jiǎn)單易學(xué)、容易開(kāi)發(fā)、有眾多的廠商支持，適合中國(guó)的國(guó)情。
印染前處理設(shè)備，如退煮漂聯(lián)合機(jī)、布夾絲光機(jī)、直輥絲光機(jī)、皂洗機(jī)等，機(jī)臺(tái)長(zhǎng)，采用多電機(jī)分部傳動(dòng)，要求恒張力同步調(diào)速。目前，流行的技術(shù)是用PLC控制多臺(tái)變頻器，用松緊架或者張力傳感器實(shí)現(xiàn)多機(jī)臺(tái)同步。印染后處理設(shè)備（如熱風(fēng)拉幅機(jī)、熱定型機(jī)等）、造紙生產(chǎn)線、濕法氈生產(chǎn)線也采用了類(lèi)似的技術(shù)。這里變頻器使用的很多，變頻器與可編程控制器之間的連接線也很多，頻率給定、各種監(jiān)控信息（如電壓、電流、速度、轉(zhuǎn)矩等）采用模擬量，模擬量容易受干擾。如果引入現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，眾多變頻器與可編程控制器之間的連接線大為減少（實(shí)際上減為兩根），模擬頻率給定變?yōu)閿?shù)字頻率給定，各種監(jiān)控信息、操作信息可以在現(xiàn)場(chǎng)總線上傳遞，以上的缺憾得以解決。
2基于CAN總線的PCC退煮漂聯(lián)合機(jī)控制方案
控制部分的核心是一臺(tái)貝加來(lái)可編程計(jì)算機(jī)控制器（ProgrammableComputerController簡(jiǎn)稱(chēng)PCC）BR2005，它通過(guò)422總線與觸摸屏監(jiān)控站（Provit2200）相連，在此操作者輸入指令并監(jiān)控整機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。PCC通過(guò)CAN總線與29臺(tái)西門(mén)子變頻器相連，用CAN總線傳送頻率給定命令、起停變頻器、監(jiān)視變頻器的運(yùn)行狀態(tài)。29臺(tái)變頻電機(jī)間的同步由松緊架完成，圖中沒(méi)有畫(huà)出。PCC還完成整臺(tái)設(shè)備的邏輯控制以及溫度、壓力、流量、液位、PH值和配方的閉環(huán)控制。詳見(jiàn)圖1。由于使用了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，使得變頻器的現(xiàn)場(chǎng)連接線大為減少，實(shí)際為兩根線用菊花鏈方式將PCC與29臺(tái)變頻器串接起來(lái)。貝加來(lái)可編程計(jì)算機(jī)控制器，是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)為一體的新型工業(yè)控制裝置。可編程控制技術(shù)從60年代誕生以來(lái)，經(jīng)歷了可編程邏輯控制器（ProgrammbleLogicController），簡(jiǎn)稱(chēng)PLC，可編程控制器（ProgrammbleController），簡(jiǎn)稱(chēng)PC，到今日的PCC，已是第三代產(chǎn)品。新一代的PCC已經(jīng)能勝任大型的集散控制和復(fù)雜的過(guò)程控制。其良好的兼容性、豐富的功能函數(shù)、品種多樣的硬件模塊、高級(jí)編程語(yǔ)言的使用、模塊化的編程方式，使PCC已能滿(mǎn)足各種工業(yè)控制的需要。該P(yáng)CC的編程平臺(tái)采用BR提供的AutomationStudio軟件，Windows界面，使用方便。它具有RS232、RS485、RS422、和CAN、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線接口，可以方便的構(gòu)成控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)控站（Provit2200）是一臺(tái)486工控機(jī)，配有CAN、RS485、RS422、RS232接口和5.7英寸彩色液晶觸摸屏和16鍵，通過(guò)RS422與PCC交換信息。該P(yáng)CC除了配有CPU和CAN通訊模塊外，還裝配了5塊數(shù)字量輸入（5＊16點(diǎn)）模塊、3塊數(shù)字量輸出（3＊16點(diǎn)）模塊、2塊模擬量輸入（2＊8點(diǎn)）模塊和2塊模擬量輸出模塊。邏輯控制部分采用梯形圖編程，CAN通訊部分和閉環(huán)控制部分采用Basic語(yǔ)言編程，也可以選用C語(yǔ)言編程。全部程序由三人分頭完成，放在同一個(gè)項(xiàng)目下面。相互的關(guān)聯(lián)借助全局變量完成。
圖1退煮漂聯(lián)合機(jī)控制簡(jiǎn)圖
3基于CAN總線的PLC濕法氈生產(chǎn)線卷繞部分控制方案
控制部分的核心是一臺(tái)西門(mén)子S5-95U可編程控制器PLC和三臺(tái)Lenze93系列交流伺服控制器9326。PLC通過(guò)CAN總線與三臺(tái)交流伺服控制器9326交換信息，實(shí)現(xiàn)變張力卷繞控制，如圖2所示。S5-95U除了配有CAN通訊模塊外還有64點(diǎn)數(shù)字量輸入輸出。
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