基于CAN總線的PLC/IPC印染設(shè)備控制系統(tǒng)-工業(yè)控制
1引言
CAN總線是現(xiàn)場總線的一種，最初用于汽車內(nèi)部檢測部件與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通訊，有極強的抗惡劣環(huán)境和抗干擾能力。由于本身的特點，其應用范圍已經(jīng)由交通運輸擴展到過程控制、數(shù)控機床、機器人、智能建筑、醫(yī)療器械等領(lǐng)域，被公認是幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一。
與多數(shù)現(xiàn)場總線（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)訪問采用載波偵聽多路訪問（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間。與多數(shù)現(xiàn)場總線不一樣，CAN總線只有物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，應用層留給用戶開發(fā)，使用戶擁有了相當?shù)撵`活性。這些優(yōu)點令人注目，以致于一些頗有名氣的現(xiàn)場總線（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、196系列單片機、運動控制專用數(shù)字信號處理器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提供CAN通訊卡選件或者提供CAN總線接口，如貝加來（BR）2000系列可編程控制器、西門子S5系列可編程控制器等。CAN總線簡單易學、容易開發(fā)、有眾多的廠商支持，適合中國的國情。
印染前處理設(shè)備，如退煮漂聯(lián)合機、布夾絲光機、直輥絲光機、皂洗機等，機臺長，采用多電機分部傳動，要求恒張力同步調(diào)速。目前，流行的技術(shù)是用PLC控制多臺變頻器，用松緊架或者張力傳感器實現(xiàn)多機臺同步。印染后處理設(shè)備（如熱風拉幅機、熱定型機等）、造紙生產(chǎn)線、濕法氈生產(chǎn)線也采用了類似的技術(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)合機控制方案
控制部分的核心是一臺貝加來可編程計算機控制器（ProgrammableComputerController簡稱PCC）BR2005，它通過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)控整機的運行狀態(tài)。PCC通過CAN總線與29臺西門子變頻器相連，用CAN總線傳送頻率給定命令、起停變頻器、監(jiān)視變頻器的運行狀態(tài)。29臺變頻電機間的同步由松緊架完成，圖中沒有畫出。PCC還完成整臺設(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。詳見圖1。由于使用了現(xiàn)場總線技術(shù)，使得變頻器的現(xiàn)場連接線大為減少，實際為兩根線用菊花鏈方式將PCC與29臺變頻器串接起來。貝加來可編程計算機控制器，是集計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、自動控制技術(shù)為一體的新型工業(yè)控制裝置?？删幊炭刂萍夹g(shù)從60年代誕生以來，經(jīng)歷了可編程邏輯控制器（ProgrammbleLogicController），簡稱PLC，可編程控制器（ProgrammbleController），簡稱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雜的過程控制。其良好的兼容性、豐富的功能函數(shù)、品種多樣的硬件模塊、高級編程語言的使用、模塊化的編程方式，使PCC已能滿足各種工業(yè)控制的需要。該PCC的編程平臺采用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)場總線接口，可以方便的構(gòu)成控制系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)控站（Provit2200）是一臺486工控機，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RS422與PCC交換信息。該PCC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）模塊、3塊數(shù)字量輸出（3＊16點）模塊、2塊模擬量輸入（2＊8點）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語言編程，也可以選用C語言編程。全部程序由三人分頭完成，放在同一個項目下面。相互的關(guān)聯(lián)借助全局變量完成。
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西門子S5-95U可編程控制器PLC和三臺Lenze93系列交流伺服控制器9326。PLC通過CAN總線與三臺交流伺服控制器9326交換信息，實現(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點數(shù)字量輸入輸出。
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