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)一臺新進口的退煮漂聯合機因缺少軟件而被擱淺(價值700 多萬) , 嚴重影響生產。該退煮漂聯合機體積龐大, 結構復雜, 信息通信量大, 因而信息通信質量問題是產品質量的保證。本文作者為這臺新進口設備開發(fā)了整套控制軟件。采用了先進的CAN 現場總線通信技術之后, 整個系統(tǒng)從根本上提高了測量與控制的精度, 減少了傳送誤差,提高了工作可靠性。
1 系統(tǒng)構成
BRU GMAN公司生產的BRUBOMA TIC EⅡ型寬幅退煮漂聯合機, 電氣結構上它是一個典型的三級現場總線控制系統(tǒng), 如圖1 所示。 一臺貝加萊工控機作為上位監(jiān)控級, 實現人機對話； 一臺貝加萊PCC 作為中間控制級, 控制模擬量、數字量以及下位現場總線局域網；現場總線局域網, 即現場級由29 臺變頻器組成。 除27 臺Siemens 變頻器外, 2 臺Lenze 變頻器EV 8275D041 用于蒸箱履帶拖動和浸漬槽劑量泵的拖動, 這兩種傳動速率都比較低, 特別是履帶拖動, 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PCC 與上位工控機(帶觸摸屏) 通過422 方式串行通信；與現場29 臺變頻器通過CAN 現場總線通信。CAN 總線上主要傳遞頻率給定、轉矩給定、起停、正反轉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 通信實現問題。
圖1 控制系統(tǒng)構成框架
2 Lenze 變頻器參數面板設定
該設備所使用的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, 設定一些基本參數, 兩臺變頻器公用一個可插拔的面板模塊。 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 出廠設定(C0002=1, STORE) 的基礎上, 面板設定有以下主要幾項:
(1) C0005= 255, 過程量輸入在C0412 中配置；
(2) C0007= 255, 開關量輸入在C0410 中配置；
(3) C0140= 附加設定值, 根據需要設定并修改；
(4) C0350= 節(jié)點地址, 介于1～ 63 之間；
(5) C0351= 波特率；
(6) C0356/3 = CAN _OUT1 循環(huán)時間, 當變頻器工作在時間控制方式(C0360=1) 時, 上位PCC 循環(huán)周期與該參數有關；
(7) C0410= 開關量輸入配置, 根據需要自由配置正反轉、急停、停止、點動等信號；
(8) C0412= 過程量輸入配置, 根據控制方式不同, 分別配置頻率設定、轉矩設定等輸入參數；
(9) C0421= 過程量輸出配置。
3 PCC 通信軟件設計
PCC 即可編程計算機控制器(Programmable Computer Controller, 簡稱PCC) , 是奧地利貝加萊工業(yè)自動化公司生產的新型PLC, 它具有分時多任務操作系統(tǒng)的典型特點, 因而被冠名為可編程計算機控制器。 多任務操作系統(tǒng)允許應用項目中每個子任務按需要設定優(yōu)先級和循環(huán)時間, 且可選用最適合的編程語言, 并由多人分工合作完成, 有利于結構化程序設計, 節(jié)省開發(fā)時間, 提高工作效率。
在Lenze 變頻器接口模塊E82ZAFC 中, 有2 條參數通道可同時對不同對象進行通信, 但必須通過驅動器編址確定通道； 同時, 也有2 條過程通道用于變頻器之間或變頻器與上位機之間的快速通信, 通道選擇由CAN 數據幀的D號決定。D 計算如表1[ 1 ]所示；參數通道的數據幀格式如表2 所示。表2 中11位D 號計算如表1 所示；后面8 字節(jié)用戶數據中命令代碼依表3[ 1 ]計算。參數代碼標識=24575-Lenze 參數號-2000* (參數組_ 1) , 其中“參數組號”為變頻器PS 選定值。例如, 參數組1 中的C0012 (加速時間) 的參數代碼標識= 24575-12- 2000*(1- 1) = 24563= 5FF3hex , 即參數代碼標識低字節(jié)= F3hex , 參數代碼標識高字節(jié)= 5Fhex ；子代碼標識= 變頻器子參數號, 無子參數時為0；數據1- 數據4: 傳送值最長為4 字節(jié)。
過程通道數據幀格式如表4 所示. 其中11 位D 號計算如表1 所示, 后面8 字節(jié)為用戶數據。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。 同步方式時必須由主機發(fā)布同步報文, 然后從機才能接受數據并發(fā)送響應幀。
表1 報文ID 計算表
表2 參數通道數據幀格式
表3 命令代碼表
表4 過程通道數據幀格式
在本系統(tǒng)應用項目中,Lenze 變頻器與PCC 的通信子任務優(yōu)先級設為二級, 因為開關量控制一般設為一級。按照優(yōu)先級越低循環(huán)時間越長的原則, 循環(huán)時間設為數百m s。運行結果表明, 這些設置較為合理。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, 便可實現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)任務程序流程
4 結束語
該設備自2002 年4月經短期調試投入生產以來, 運行穩(wěn)定可靠, 未發(fā)生任何故障影響生產。由此可見, 采用現場總線通信新技術, 從根本上增強了系統(tǒng)可靠性, 提高了生產效益. 同時, 希望這些新技術的應用, 能對國產機型的生產有所啟示。
