基于PCC的CAN總線分布式生產(chǎn)控制系統(tǒng)-設(shè)計應(yīng)用

基于PCC的CAN總線分布式生產(chǎn)控制系統(tǒng)-設(shè)計應(yīng)用近來，由于環(huán)保意識與動物愛護(hù)主義盛行，優(yōu)質(zhì)人造皮革在國際市場上受到了廣泛的歡迎。因此制革機(jī)械近幾年來得到了新的進(jìn)展。尤其是濕法皮革生產(chǎn)線，為提高系統(tǒng)的精度和牢靠性，目前大多廠商放棄以同步掌握器，溫度掌握儀為主的傳統(tǒng)實現(xiàn)方式。轉(zhuǎn)而紛紛進(jìn)入PLC加觸摸屏方式，或工控機(jī)加PLC掌握方式的格局。該生產(chǎn)線有100-150M的長度。同時存在60-70模擬信號。

因此為了降低成本，增加系統(tǒng)的牢靠性。我們采納了PCC（計算機(jī)掌握中心）,加CAN總線分布采集模塊，觸摸屏構(gòu)成濕法皮革生產(chǎn)線的自動掌握系統(tǒng)。

1.PCC的概述

BR的PCC掌握器采納分時多任務(wù)操作系統(tǒng)，因此可將掌握要求分成多個任務(wù)（task）,并且在一個掃描周期內(nèi)同時執(zhí)行；Windows下編程環(huán)境AutomatoinStudio支持標(biāo)準(zhǔn)的C、Basic、梯形圖、指令表、挨次結(jié)構(gòu)圖等六種標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)語言；依據(jù)需要可以在同一個項目中采納多種語言進(jìn)行編程。同時，編程環(huán)境中包含豐富的函數(shù)庫及功能塊（Functionblock）,大幅度減輕了開發(fā)人員的工作量。在本套掌握系統(tǒng)中PCC的軟件的開發(fā)中，我們主要采納了以C語言為主，梯形圖為輔的編程方式。

2.CAN總線的概述

CAN,全稱為“ControllerAreaNetwork”,即掌握器局域網(wǎng)，是國際上應(yīng)用廣泛的現(xiàn)場總線之一。起先，CAN被設(shè)計作為汽車環(huán)境中的微掌握器通訊，在車載各電子掌握裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子掌握網(wǎng)絡(luò)。比如：發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)、變速箱掌握器、儀表裝備、電子主干系統(tǒng)中，均嵌入CAN掌握裝置。CAN是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計規(guī)范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。當(dāng)信號傳輸距離達(dá)到10Km時，CAN仍可供應(yīng)高達(dá)50Kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。

3.系統(tǒng)的總介紹

本系統(tǒng)由觸摸掌握屏、PCC、CAN總線模塊三部分構(gòu)成。詳細(xì)結(jié)構(gòu)參見圖1.其中觸摸屏主要完成工藝參數(shù)的設(shè)定，如軋輥的溫度，系統(tǒng)的走布速率等；顯示各軋輥的張力以及歷史參數(shù)，顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。包括變頻器的電流，故障代碼等。觸摸屏RS232口與PCC的RS232建立點與點的通訊。由PCC擁有獨創(chuàng)FARAME-DRIVE功能。因此，它幾乎可以與全部RS232的設(shè)備進(jìn)行相互通訊。PCC是生產(chǎn)過程的掌握。主要功能是完成對各CAN總線模塊掃描，獲得現(xiàn)場的溫度及張力軋輥位置信號。并依據(jù)工藝參數(shù)的要求進(jìn)行各種PID運(yùn)算后輸出掌握信號到CAV總線輸出功能塊。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2.

4.同步掌握原理

（1）系統(tǒng)的傳動線路圖：系統(tǒng)放卷與收卷用力矩電機(jī)單獨掌握。整個系統(tǒng)的速度跟隨主凝固機(jī)運(yùn)動。主凝固機(jī)由一臺5.7KW的矢量型變頻器拖動。其給定信號采自于觸摸屏的設(shè)定。其他各扎機(jī)分別31臺主頻機(jī)拖動。每臺扎機(jī)的速度保證與主凝固機(jī)同步。其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。在保證張力恒定的狀況下能保證系統(tǒng)轉(zhuǎn)速的同步。為了加快調(diào)整時間加入前饋掌握量速度設(shè)定，使系統(tǒng)在起動和速度升降過程中張力波動削減，在張力掌握過程中一旦消失了張力過載，PCC輸出掌握氣閥抬起了壓輥。張力恢復(fù)正常后又自動壓上壓輥，其掌握策略采納雙位掌握。

（2）溫度掌握：溫度采納C語言使用PID函數(shù)，可以掌握無限路溫度調(diào)整。在該系統(tǒng)中，一般掌握8到10路溫控。由于采納的是C語言，可以動態(tài)的定義當(dāng)前有幾路溫控，一般溫控表或PID調(diào)整器難以進(jìn)行精確?????溫控；而BR公司智能溫度PID軟件可以自動計算出不同溫控所需要的PID參數(shù)，使溫度掌握到±1℃。

5.PCC的CAN總線的特點與下位CAN模塊的通訊

（1）PCC的CAN總線的使用

PCC的CAN幀多可用8個字節(jié)的信息進(jìn)行讀寫。這部從通過調(diào)用CAN函數(shù)庫來實現(xiàn)。其中包括CONOPEN,CANWRITE,CANREAD,以及SANTAB和CANRWTAB.CANOPEN函數(shù)包括完成對CAN總線的初始化，需要留意的是CAN總線的初始化必需包含在初始化例程INTISP中。CANOPEN（1,BAND-RATE,COB-ANT,ADR（ERRO-ADR）,0.,0US-IDENT,STAFUS）其中BAND-RATE=25,即代表波特功率為250K.US-IDENT是調(diào)用CAN初始化得到的到PCC的CAN的ID,在CAN總線的讀寫過程都將用到該參數(shù)。CAN總線的寫信息通過在優(yōu)先級較高的進(jìn)程中采納CAN2WRITE函數(shù)，其函數(shù)參數(shù)定義如下：CANWRITE（BAND-RATE,COB-ANT,ADRERRO-ADR,0,0,US-IDENT,STATUS）,enable=1,us-idenf為在CANopen（）初始化中建立的us-idenf.CAN-id為數(shù)據(jù)目標(biāo)CAN模塊有關(guān)的CAN數(shù)據(jù)楨的ID.DATE-ADR為發(fā)送數(shù)據(jù)模塊的首地址。Date-iog為發(fā)送的數(shù)據(jù)長度。其值為8.假如以CAN-id為幀地址數(shù)據(jù)被勝利發(fā)送則status=0,反之status=錯誤代碼。其發(fā)送數(shù)據(jù)的流程如下：

寫PCCD的CAN總線代碼：

INITSPforthetask

enable=1

baud-rate=25

cob-anz=35

CAN-open（enable,baud-rate,cob-ant,adr（erro-adr）,0,0,us-ident,rc-open）

;Cyclicsectionoftark

if（rc-open=0）then

CANwrite（enble,us-ident,＄##,adr（data-adr）,8,rcwrite）

If（rc-write1then）;錯誤處理

endif

enfif

（2）PCCCAN總線的讀數(shù)據(jù)

在PCC中設(shè)置一較高優(yōu)先級的task來處理輪尋采集模塊的數(shù)據(jù)。為降低系統(tǒng)成本和提高采樣的速率。本系統(tǒng)依據(jù)軋輥的分布狀況采納8塊張力，2塊熱電偶采集模塊。每塊模塊可采集6路信號。實際使用4路輸入，另外2路作為備用。采樣精度為10位。這樣需求20個CAN-id.其采樣周T=20×task的（時間片=1ms）.其初始化，及函數(shù)參數(shù)表同CANwrite其讀過程應(yīng)限于篇幅也從略。

（3）現(xiàn)場采集模塊的構(gòu)成

如上所述，濕法皮革生產(chǎn)線現(xiàn)場環(huán)境惡劣。因此設(shè)計高牢靠的CAN總線模塊是生產(chǎn)線正常運(yùn)行必要保障。其結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。電路中采納了89C51芯片。該芯片集成mcs-51內(nèi)核。具有電路10位A/D.內(nèi)建兼容CAN2.0B的CAN總線掌握器。取代系統(tǒng)的分散元件，提高了系統(tǒng)的牢靠性。考慮到現(xiàn)場的干擾及PCC的設(shè)備安全，在CAN總線與CAN掌握的輸出之間采納光電隔離。為CAN總線的驅(qū)動器P82C250.P82C250是特地用于CAN總線的收發(fā)驅(qū)動8腳芯片，TxD和RxD引腳分別發(fā)送經(jīng)驅(qū)動后的發(fā)送和接收信號；雙絞線介質(zhì)分別接受CANH,CANL引腳。在網(wǎng)絡(luò)的末端應(yīng)留意加上120終端匹配電阻。防止反射信號對通訊過程的影響?，F(xiàn)場掌握器的結(jié)構(gòu)圖如圖5現(xiàn)場模塊主要完成對0~5V張力信號的采集，熱電偶mV信號的采集，現(xiàn)場溫度的采集。mV信與0~5V信號采納開關(guān)切換。D/A轉(zhuǎn)換輸出0~5V電壓信號掌握變頻器。87C591內(nèi)含一SJ1000的CAN掌握器，因此模塊降低外圍器件，也避開SJ1000與MCS時鐘同步問題。CAN的驅(qū)動采納P82C520專用芯片，并且實現(xiàn)掌握器與網(wǎng)路的光電隔離。P87C591是一個單片8位微掌握器，具有片內(nèi)CAN掌握器SJ1000A.全靜態(tài)內(nèi)核供應(yīng)了擴(kuò)展的節(jié)電方式，振蕩器可停止和恢復(fù)數(shù)據(jù)，在RM外部時鐘速率時實500ns指令周期，片內(nèi)令6路10位AD等其他性能。

6.CAN通信軟件的設(shè)計

（1）CAN通信協(xié)議的確定

由87C591中的掌握器供應(yīng)了物理層，數(shù)據(jù)鏈路層。通訊協(xié)議的設(shè)計主要是基于應(yīng)用層開展的，通過有效的安排CAN協(xié)議的ID資源從而完成對各掌握住處和數(shù)據(jù)正確牢靠的傳輸。ID的安排表如下表所示：

（2）采樣方案的確定

這樣通過有效安排ID號來保證各種數(shù)據(jù)的優(yōu)先級，由于溫度過程時間常數(shù)較大可采納較低優(yōu)先級，張力采樣需要實時采樣，因此采納較高優(yōu)先級，并且在主站的CAN數(shù)據(jù)輪詢中支配不同的采樣周期，在PCC中采樣周期可以通過設(shè)定不同的TASK的時間片來掌握。溫度采樣掌握過程采納IS的TASK,而張力采樣則采納MS的HS級的TASK.

（3）現(xiàn)場采集模塊CAN總線通程序流程

現(xiàn)場模塊采集用接收信息采納中斷方式，依據(jù)數(shù)據(jù)請示信號，采納查詢發(fā)送采集信息。在CAN通信過程中發(fā)生中斷還