基于PCC的CAN总线分布式生产控制系统

近来，由于环保意识与动物保护主义盛行，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发展。尤其是湿法皮革生产线，为提高系统的精度和可靠性，目前大多厂商放弃以同步控制器，温度控制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 控制方式的格局。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，增加系统的可靠性。我们采用了PCC（计算机控制中心） ，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控制系统。

　　1. PCC 的概述

　　BR 的PCC 控制器采用分时多任务操作系统，因此可将控制要求分成多个任务（ task） ，并且在一个扫描周期内同时执行；Windows 下编程环境Automatoin Studio 支持标准的C、Basic、梯形图、指令表、顺序结构图等六种标准的开发语言；根据需要可以在同一个项目中采用多种语言进行编程。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。在本套控制系统中PCC的软件的开发中，我们主要采用了以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“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。起先，CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU 之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如：发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN 控制装置。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 仍可提供高达50Kbit/ s 的数据传输速率。

　　3. 系统的总介绍

　　本系统由触摸控制屏、PCC、CAN 总线模块三部分构成。具体结构参见图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，它几乎可以与所有RS232 的设备进行相互通讯。PCC 是生产过程的控制核心。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。并根据工艺参数的要求进行各种PID 运算后输出控制信号到CAV 总线输出功能块。其系统结构框图如图2.

　　4. 同步控制原理

　　（1） 系统的传动线路图：系统放卷与收卷用力矩电机单独控制。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。在保证张力恒定的情况下能保证系统转速的同步。为了加快调节时间加入前馈控制量速度设定，使系统在起动和速度升降过程中张力波动减少，在张力控制过程中一旦出现了张力过载，PCC 输出控制气阀抬起了压辊。张力恢复正常后又自动压上压辊，其控制策略采用双位控制。

　　（2） 温度控制：温度采用C 语言使用PID 函数，可以控制无限路温度调节。在该系统中，一般控制8 到10 路温控。由于采用的是C 语言，可以动态的定义当前有几路温控，普通温控表或PID 调节器难以进行准确温控； 而B R 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，使温度控制精确到±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 帧最多可用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，需要注意的是CAN 总线的初始化必须包含在初始化例程INTI SP 中。CANOPEN （ 1 ，BAND - RATE ，COB - ANT ，ADR （ ERRO - ADR） ， 0. ， 0 US - 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用CAN2WRITE函数，其函数参数定义如下：CANWRITE（BAND -RATE ，COB - ANT ，ADR ERRO - 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。其最大值为8.如果以CAN - id 为帧地址数据被成功发送则status = 0 ，反之status= 错误代码。其发送数据的流程如下：