基于PCC的CAN总线分布式生产控制系统-设计应用

基于PCC的CAN总线分布式生产控制系统-设计应用近来，由于环保意识与动物爱护主义盛行，优质人造皮革在国际市场上受到了广泛的欢迎。因此制革机械近几年来得到了新的进展。尤其是湿法皮革生产线，为提高系统的精度和牢靠性，目前大多厂商放弃以同步掌握器，温度掌握仪为主的传统实现方式。转而纷纷进入PLC加触摸屏方式，或工控机加PLC掌握方式的格局。该生产线有100-150M的长度。同时存在60-70模拟信号。

因此为了降低成本，增加系统的牢靠性。我们采纳了PCC（计算机掌握中心）,加CAN总线分布采集模块，触摸屏构成湿法皮革生产线的自动掌握系统。

1.PCC的概述

BR的PCC掌握器采纳分时多任务操作系统，因此可将掌握要求分成多个任务（task）,并且在一个扫描周期内同时执行；Windows下编程环境AutomatoinStudio支持标准的C、Basic、梯形图、指令表、挨次结构图等六种标准的开发语言；依据需要可以在同一个项目中采纳多种语言进行编程。同时，编程环境中包含丰富的函数库及功能块（Functionblock）,大幅度减轻了开发人员的工作量。在本套掌握系统中PCC的软件的开发中，我们主要采纳了以C语言为主，梯形图为辅的编程方式。

2.CAN总线的概述

CAN,全称为“ControllerAreaNetwork”,即掌握器局域网，是国际上应用广泛的现场总线之一。起先，CAN被设计作为汽车环境中的微掌握器通讯，在车载各电子掌握装置ECU之间交换信息，形成汽车电子掌握网络。比如：发动机管理系统、变速箱掌握器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN掌握装置。CAN是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到10Km时，CAN仍可供应高达50Kbit/s的数据传输速率。

3.系统的总介绍

本系统由触摸掌握屏、PCC、CAN总线模块三部分构成。详细结构参见图1.其中触摸屏主要完成工艺参数的设定，如轧辊的温度，系统的走布速率等；显示各轧辊的张力以及历史参数，显示系统的运行状态。包括变频器的电流，故障代码等。触摸屏RS232口与PCC的RS232建立点与点的通讯。由PCC拥有独创FARAME-DRIVE功能。因此，它几乎可以与全部RS232的设备进行相互通讯。PCC是生产过程的掌握。主要功能是完成对各CAN总线模块扫描，获得现场的温度及张力轧辊位置信号。并依据工艺参数的要求进行各种PID运算后输出掌握信号到CAV总线输出功能块。其系统结构框图如图2.

4.同步掌握原理

（1）系统的传动线路图：系统放卷与收卷用力矩电机单独掌握。整个系统的速度跟随主凝固机运动。主凝固机由一台5.7KW的矢量型变频器拖动。其给定信号采自于触摸屏的设定。其他各扎机分别31台主频机拖动。每台扎机的速度保证与主凝固机同步。其结构框图如图3所示。在保证张力恒定的状况下能保证系统转速的同步。为了加快调整时间加入前馈掌握量速度设定，使系统在起动和速度升降过程中张力波动削减，在张力掌握过程中一旦消失了张力过载，PCC输出掌握气阀抬起了压辊。张力恢复正常后又自动压上压辊，其掌握策略采纳双位掌握。

（2）温度掌握：温度采纳C语言使用PID函数，可以掌握无限路温度调整。在该系统中，一般掌握8到10路温控。由于采纳的是C语言，可以动态的定义当前有几路温控，一般温控表或PID调整器难以进行精确     温控；而BR公司智能温度PID软件可以自动计算出不同温控所需要的PID参数，使温度掌握到±1℃。

5.PCC的CAN总线的特点与下位CAN模块的通讯

（1）PCC的CAN总线的使用

PCC的CAN帧多可用8个字节的信息进行读写。这部从通过调用CAN函数库来实现。其中包括CONOPEN,CANWRITE,CANREAD,以及SANTAB和CANRWTAB.CANOPEN函数包括完成对CAN总线的初始化，需要留意的是CAN总线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,即代表波特功率为250K.US-IDENT是调用CAN初始化得到的到PCC的CAN的ID,在CAN总线的读写过程都将用到该参数。CAN总线的写信息通过在优先级较高的进程中采纳CAN2WRITE函数，其函数参数定义如下：CANWRITE（BAND-RATE,COB-ANT,ADRERRO-ADR,0,0,US-IDENT,STATUS）,enable=1,us-idenf为在CANopen（）初始化中建立的us-idenf.CAN-id为数据目标CAN模块有关的CAN数据桢的ID.DATE-ADR为发送数据模块的首地址。Date-iog为发送的数据长度。其值为8.假如以CAN-id为帧地址数据被胜利发送则status=0,反之status=错误代码。其发送数据的流程如下：

写PCCD的CAN总线代码：

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）;错误处理

endif

enfif

（2）PCCCAN总线的读数据

在PCC中设置一较高优先级的task来处理轮寻采集模块的数据。为降低系统成本和提高采样的速率。本系统依据轧辊的分布状况采纳8块张力，2块热电偶采集模块。每块模块可采集6路信号。实际使用4路输入，另外2路作为备用。采样精度为10位。这样需求20个CAN-id.其采样周T=20×task的（时间片=1ms）.其初始化，及函数参数表同CANwrite其读过程应限于篇幅也从略。

（3）现场采集模块的构成

如上所述，湿法皮革生产线现场环境恶劣。因此设计高牢靠的CAN总线模块是生产线正常运行必要保障。其结构框图如图4所示。电路中采纳了89C51芯片。该芯片集成mcs-51内核。具有电路10位A/D.内建兼容CAN2.0B的CAN总线掌握器。取代系统的分散元件，提高了系统的牢靠性。考虑到现场的干扰及PCC的设备安全，在CAN总线与CAN掌握的输出之间采纳光电隔离。为CAN总线的驱动器P82C250.P82C250是特地用于CAN总线的收发驱动8脚芯片，TxD和RxD引脚分别发送经驱动后的发送和接收信号；双绞线介质分别接受CANH,CANL引脚。在网络的末端应留意加上120终端匹配电阻。防止反射信号对通讯过程的影响。现场掌握器的结构图如图5现场模块主要完成对0~5V张力信号的采集，热电偶mV信号的采集，现场温度的采集。mV信与0~5V信号采纳开关切换。D/A转换输出0~5V电压信号掌握变频器。87C591内含一SJ1000的CAN掌握器，因此模块降低外围器件，也避开SJ1000与MCS时钟同步问题。CAN的驱动采纳P82C520专用芯片，并且实现掌握器与网路的光电隔离。P87C591是一个单片8位微掌握器，具有片内CAN掌握器SJ1000A.全静态内核供应了扩展的节电方式，振荡器可停止和恢复数据，在RM外部时钟速率时实500ns指令周期，片内令6路10位AD等其他性能。

6.CAN通信软件的设计

（1）CAN通信协议的确定

由87C591中的掌握器供应了物理层，数据链路层。通讯协议的设计主要是基于应用层开展的，通过有效的安排CAN协议的ID资源从而完成对各掌握住处和数据正确牢靠的传输。ID的安排表如下表所示：

（2）采样方案的确定

这样通过有效安排ID号来保证各种数据的优先级，由于温度过程时间常数较大可采纳较低优先级，张力采样需要实时采样，因此采纳较高优先级，并且在主站的CAN数据轮询中支配不同的采样周期，在PCC中采样周期可以通过设定不同的TASK的时间片来掌握。温度采样掌握过程采纳IS的TASK,而张力采样则采纳MS的HS级的TASK.

（3）现场采集模块CAN总线通程序流程

现场模块采集用接收信息采纳中断方式，依据数据请示信号，采纳查询发送采集信息。在CAN通信过程中发生中断还