0 引 言
2002年初, 由于供貨方違約, 浙江紹興某紡織高科技企業(yè)一臺(tái)新進(jìn)口的退煮漂聯(lián)合機(jī)因缺少軟件而被擱淺(價(jià)值700 多萬(wàn)) , 嚴(yán)重影響生產(chǎn)。該退煮漂聯(lián)合機(jī)體積龐大, 結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 信息通信量大, 因而信息通信質(zhì)量問題是產(chǎn)品質(zhì)量的保證。本文作者為這臺(tái)新進(jìn)口設(shè)備開發(fā)了整套控制軟件。采用了先進(jìn)的CAN 現(xiàn)場(chǎng)總線通信技術(shù)之后, 整個(gè)系統(tǒng)從根本上提高了測(cè)量與控制的精度, 減少了傳送誤差,提高了工作可靠性。
1 系統(tǒng)構(gòu)成
BRU GMAN公司生產(chǎn)的BRUBOMA TIC EⅡ型寬幅退煮漂聯(lián)合機(jī), 電氣結(jié)構(gòu)上它是一個(gè)典型的三級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng), 如圖1 所示。 一臺(tái)貝加萊工控機(jī)作為上位監(jiān)控級(jí), 實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話； 一臺(tái)貝加萊PCC 作為中間控制級(jí), 控制模擬量、數(shù)字量以及下位現(xiàn)場(chǎng)總線局域網(wǎng)；現(xiàn)場(chǎng)總線局域網(wǎng), 即現(xiàn)場(chǎng)級(jí)由29 臺(tái)變頻器組成。 除27 臺(tái)Siemens 變頻器外, 2 臺(tái)Lenze 變頻器EV 8275D041 用于蒸箱履帶拖動(dòng)和浸漬槽劑量泵的拖動(dòng), 這兩種傳動(dòng)速率都比較低, 特別是履帶拖動(dòng), 減速比為400∶1 以上, 以滿足工藝上充分汽蒸、漂白的要求。
從圖1 可見, 中間控制級(jí)PCC 與上位工控機(jī)(帶觸摸屏) 通過422 方式串行通信；與現(xiàn)場(chǎng)29 臺(tái)變頻器通過CAN 現(xiàn)場(chǎng)總線通信。CAN 總線上主要傳遞頻率給定、轉(zhuǎn)矩給定、起停、正反轉(zhuǎn)等控制信息以及變頻器的狀態(tài)返回信息。下面著重介紹Lenze 變頻器與PCC 間的CAN 通信實(shí)現(xiàn)問題。
圖1 控制系統(tǒng)構(gòu)成框架
2 Lenze 變頻器參數(shù)面板設(shè)定
該設(shè)備所使用的Lenze 8200 vector 系列變頻器有AIF (Automation InterFace) 和FIF (Function Interface) 兩種接口。AIF外接面板模塊E82ZBC, 設(shè)定一些基本參數(shù), 兩臺(tái)變頻器公用一個(gè)可插拔的面板模塊。 FIF 外接System bus(CAN )E82ZAFC, 完成變頻器與PCC 之間控制信息和狀態(tài)信息的傳送。
在Lenze 出廠設(shè)定(C0002=1, STORE) 的基礎(chǔ)上, 面板設(shè)定有以下主要幾項(xiàng):
(1) C0005= 255, 過程量輸入在C0412 中配置；
(2) C0007= 255, 開關(guān)量輸入在C0410 中配置；
(3) C0140= 附加設(shè)定值, 根據(jù)需要設(shè)定并修改；
(4) C0350= 節(jié)點(diǎn)地址, 介于1～ 63 之間；
(5) C0351= 波特率；
(6) C0356/3 = CAN _OUT1 循環(huán)時(shí)間, 當(dāng)變頻器工作在時(shí)間控制方式(C0360=1) 時(shí), 上位PCC 循環(huán)周期與該參數(shù)有關(guān)；
(7) C0410= 開關(guān)量輸入配置, 根據(jù)需要自由配置正反轉(zhuǎn)、急停、停止、點(diǎn)動(dòng)等信號(hào)；
(8) C0412= 過程量輸入配置, 根據(jù)控制方式不同, 分別配置頻率設(shè)定、轉(zhuǎn)矩設(shè)定等輸入?yún)?shù)；
(9) C0421= 過程量輸出配置。
3 PCC 通信軟件設(shè)計(jì)
PCC 即可編程計(jì)算機(jī)控制器(Programmable Computer Controller, 簡(jiǎn)稱PCC) , 是奧地利貝加萊工業(yè)自動(dòng)化公司生產(chǎn)的新型PLC, 它具有分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的典型特點(diǎn), 因而被冠名為可編程計(jì)算機(jī)控制器。 多任務(wù)操作系統(tǒng)允許應(yīng)用項(xiàng)目中每個(gè)子任務(wù)按需要設(shè)定優(yōu)先級(jí)和循環(huán)時(shí)間, 且可選用最適合的編程語(yǔ)言, 并由多人分工合作完成, 有利于結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì), 節(jié)省開發(fā)時(shí)間, 提高工作效率。
在Lenze 變頻器接口模塊E82ZAFC 中, 有2 條參數(shù)通道可同時(shí)對(duì)不同對(duì)象進(jìn)行通信, 但必須通過驅(qū)動(dòng)器編址確定通道； 同時(shí), 也有2 條過程通道用于變頻器之間或變頻器與上位機(jī)之間的快速通信, 通道選擇由CAN 數(shù)據(jù)幀的D號(hào)決定。D 計(jì)算如表1[ 1 ]所示；參數(shù)通道的數(shù)據(jù)幀格式如表2 所示。表2 中11位D 號(hào)計(jì)算如表1 所示；后面8 字節(jié)用戶數(shù)據(jù)中命令代碼依表3[ 1 ]計(jì)算。參數(shù)代碼標(biāo)識(shí)=24575-Lenze 參數(shù)號(hào)-2000* (參數(shù)組_ 1) , 其中“參數(shù)組號(hào)”為變頻器PS 選定值。例如, 參數(shù)組1 中的C0012 (加速時(shí)間) 的參數(shù)代碼標(biāo)識(shí)= 24575-12- 2000*(1- 1) = 24563= 5FF3hex , 即參數(shù)代碼標(biāo)識(shí)低字節(jié)= F3hex , 參數(shù)代碼標(biāo)識(shí)高字節(jié)= 5Fhex ；子代碼標(biāo)識(shí)= 變頻器子參數(shù)號(hào), 無(wú)子參數(shù)時(shí)為0；數(shù)據(jù)1- 數(shù)據(jù)4: 傳送值最長(zhǎng)為4 字節(jié)。
過程通道數(shù)據(jù)幀格式如表4 所示. 其中11 位D 號(hào)計(jì)算如表1 所示, 后面8 字節(jié)為用戶數(shù)據(jù)。過程通道1 可用于同步控制方式或循環(huán)控制方式, 過程通道2 用于事件控制方式。 同步方式時(shí)必須由主機(jī)發(fā)布同步報(bào)文, 然后從機(jī)才能接受數(shù)據(jù)并發(fā)送響應(yīng)幀。
表1 報(bào)文ID 計(jì)算表
表2 參數(shù)通道數(shù)據(jù)幀格式
表3 命令代碼表
表4 過程通道數(shù)據(jù)幀格式
在本系統(tǒng)應(yīng)用項(xiàng)目中,Lenze 變頻器與PCC 的通信子任務(wù)優(yōu)先級(jí)設(shè)為二級(jí), 因?yàn)殚_關(guān)量控制一般設(shè)為一級(jí)。按照優(yōu)先級(jí)越低循環(huán)時(shí)間越長(zhǎng)的原則, 循環(huán)時(shí)間設(shè)為數(shù)百m s。運(yùn)行結(jié)果表明, 這些設(shè)置較為合理。此外, 只要將變頻器與PCC 通信的變量定義為global 類型, 上下變量名一致, 便可實(shí)現(xiàn)Lenze變頻器與PCC 的CAN 通信。 初始化程序流程如圖2 所示。循環(huán)任務(wù)程序(采用同步控制方式) 流程如圖3 所示。
圖2 初始化程序流程 圖3 循環(huán)任務(wù)程序流程
4 結(jié)束語(yǔ)
該設(shè)備自2002 年4月經(jīng)短期調(diào)試投入生產(chǎn)以來(lái), 運(yùn)行穩(wěn)定可靠, 未發(fā)生任何故障影響生產(chǎn)。由此可見, 采用現(xiàn)場(chǎng)總線通信新技術(shù), 從根本上增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性, 提高了生產(chǎn)效益. 同時(shí), 希望這些新技術(shù)的應(yīng)用, 能對(duì)國(guó)產(chǎn)機(jī)型的生產(chǎn)有所啟示。
