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(lián)合機因缺少軟件而被擱淺(價值700 多萬) , 嚴(yán)重影響生產(chǎn)。該退煮漂聯(lián)合機體積龐大, 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。本文作者為這臺新進口設(shè)備開發(fā)了整套控制軟件。采用了先進的CAN 現(xiàn)場總線通信技術(shù)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(gòu)成
BRU GMAN公司生產(chǎn)的BRUBOMA TIC EⅡ型寬幅退煮漂聯(lián)合機, 電氣結(jié)構(gòu)上它是一個典型的三級現(xiàn)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(xiàn)人機對話； 一臺貝加萊PCC 作為中間控制級, 控制模擬量、數(shù)字量以及下位現(xiàn)場總線局域網(wǎng)；現(xiàn)場總線局域網(wǎng), 即現(xiàn)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(xiàn)場29 臺變頻器通過CAN 現(xiàn)場總線通信。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(shè)定(C0002=1, STORE) 的基礎(chǔ)上, 面板設(shè)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(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)點地址, 介于1～ 63 之間；
(5) C0351= 波特率；
(6) C0356/3 = CAN _OUT1 循環(huán)時間, 當(dāng)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(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、點動等信號；
(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
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(chǎn)的新型PLC, 它具有分時多任務(wù)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(wù)操作系統(tǒng)允許應(yīng)用項目中每個子任務(wù)按需要設(shè)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(jié)構(gòu)化程序設(shè)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(shù)通道可同時對不同對象進行通信, 但必須通過驅(qū)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(shù)據(jù)幀的D號決定。D 計算如表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 號計算如表1 所示；后面8 字節(jié)用戶數(shù)據(jù)中命令代碼依表3[ 1 ]計算。參數(shù)代碼標(biāo)識=24575-Lenze 參數(shù)號-2000* (參數(shù)組_ 1) , 其中“參數(shù)組號”為變頻器PS 選定值。例如, 參數(shù)組1 中的C0012 (加速時間) 的參數(shù)代碼標(biāo)識= 24575-12- 2000*(1- 1) = 24563= 5FF3hex , 即參數(shù)代碼標(biāo)識低字節(jié)= F3hex , 參數(shù)代碼標(biāo)識高字節(jié)= 5Fhex ；子代碼標(biāo)識= 變頻器子參數(shù)號, 無子參數(shù)時為0；數(shù)據(jù)1- 數(shù)據(jù)4: 傳送值最長為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 號計算如表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。 同步方式時必須由主機發(fā)布同步報文, 然后從機才能接受數(shù)據(jù)并發(fā)送響應(yīng)幀。
表1 報文ID 計算表
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)用項目中,Lenze 變頻器與PCC 的通信子任務(wù)優(yōu)先級設(shè)為二級, 因為開關(guān)量控制一般設(shè)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(shè)為數(shù)百m s。運行結(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
該設(shè)備自2002 年4月經(jīng)短期調(diào)試投入生產(chǎn)以來, 運行穩(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)場總線通信新技術(shù), 從根本上增強了系統(tǒng)可靠性, 提高了生產(chǎn)效益. 同時, 希望這些新技術(shù)的應(yīng)用, 能對國產(chǎn)機型的生產(chǎn)有所啟示。
