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论述基于CAN总线的PLC/IPC印染设备控制系统的应用(下)
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基于CAN总线的湿法毡生产线卷绕部分控制方案
控制部分的核心是一台西门子S5-95U可编程PLC和3台Lenze93系列交流控制器9326。PLC通过CAN总线与3台交流伺服控制器9326交换信息，实现变张力卷绕控制，如图2所示。S5-95U除了配有CAN通讯模块外还有64点数字量输入输出。
这里总共使用了3台LENZE-9300系列伺服控制器(9326)，驱动3台带有旋转变压器(R)的变频专用异步电动机(M)。其中，拖辊伺服控制器9326(1)工作在速度模式，它的速度给定(1/2端)来自生产线主控PLC的模拟量输出，辅助速度给定(3/4端)来自于松紧架信号，以此和生产线保持同步;卷轴1和卷轴2伺服控制器(2/3)工作在转矩模式，具有内部卷径计算功能，能对通过CAN总线由PLC发送来的张力给定信息和由张力发送来的实际张力信息进行闭环控制。无须对卷轴1和卷轴2实行专门的速度控制，它们能够自动的将其线速度浮动到需要的数值。卷径计算所需要的线速度信息由拖辊伺服控制器通过专门的速度级联接口X9-X10送来，卷径计算所需要的转速信息由旋转变压器测定。卷轴1和卷轴2交替工作，实现连续的卷绕，由LENZE-8215驱动的换轴电机完成换轴功能(图2中没有画出)。CAN总线还将伺服控制器(2/3)计算出的卷径信息发送到PLC，由PLC据此完成张力给定的计算，然后通过 CAN总线送回伺服控制器(2/3)。卷绕部分对卷轴的要求是内紧外松，这就要求初始张力大，随着卷径的变大，张力按照某种规律逐渐变小。该应用系统能完全满足这些要求，实际运行证明上述卷绕系统运行可靠，卷径由86mm到1200mm卷绕密实整齐，卷绕速度可达80m/min。
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基于CAN总线的机平网印花机刮印部分控制方案
图3示出了一个对BUSH-5V平网印花机刮印部分控制的改造方案。原方案在中央控制器和刮印单元之间使用RS-232串行通讯，速度慢，可靠性差。因而一些关键性的操作仍然沿用传统的方法，直接连线。BUSH-7V改用RS-485串行通讯，可靠性有了提高。在我们的方案中，使用CAN总线实现中央控制IPC与各刮印单元变频器之间的串行通讯，广播起停命令、监控各刮印单元的工作状况;各刮印单元之间也可以相互通讯，复制设定信息，简化刮印单元参数的重复设定。鉴于CAN的可靠性很高，所有的控制和状态信号都通过总线发送，简化了布线，提高了实时性。这里，刮印单元共有18套，使用我们自己开发的基于DSP的专用变频控制器。运动控制专用TMS320LF2407 DSP芯片中集成有CAN控制器，不用增加任何硬件，专用变频器便有了CAN通讯功能。中央控制单元IPC中配有CAN通讯卡。
平网印花机CAN网络
有关CAN总线的讨论文章已经很多，用的比较多的独立CAN芯片是SJA1000，带有CAN控制器的8位单片机有P8xC591等，但是TMS320LF2407中集成的CAN控制器很有特点。它有6个邮箱，其中有2个发送邮箱、2个接收邮箱、2个发送/接收可选邮箱;每个发送邮箱有独立的发送标识码，每个接收邮箱有独立的接收验收码，每2个接收邮箱公用1个接收屏蔽码。这种多邮箱安排比SJA1000的相当于只有2个邮箱(1个接收邮箱/1个发送邮箱)来说，极大的方便了用户构造更复杂的网络，实现更为灵活的通讯。也简化了通讯协议的编写。
ISO 11898 CAN通讯协议只有两层:物理层和数据链路层，必不可少的应用层协议留给二次开发者选择或者设计。可以选用的较为通用的应用层协议主要有:CANopen、DeviceNet和SDS，其中CANopen在欧洲较为流行，而DeviceNet、SDS则在美国比较普遍。考虑到我们所开发的平网印花机刮印单元变频器是专用的，因而没有采用通用的应用层协议，而是量身定做了我们专用的应用层协议。物理层协议负责物理信号的传输、译码、位时序、位同步等功能;数据链路层协议负责总线仲裁、信息分帧、数据确认、错误检测、流量控制等功能;应用层协议主要负责标识符的分配，其次是网络启动或者监控节点的处理等。由于CAN协议没有规定信息标识符的分配，因而可以根据不同的应用使用不同的方法。所以，在设计一个基于CAN的通讯系统时，确定CAN标识符的分配非常重要，是应用层协议的主要内容。
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从以上的分析论述中，可以得出以下简单的结论:CAN总线以其特点，与PLC和IPC相结合，已经在印染类设备(包括造纸类设备)的控制中占有了重要的位置。考虑到CAN的开发比较容易，应用层协议留下了二次开发的余地，对于没有自己的标准的中国来说，CAN给了我们机会。
参考文献[1] 阳宪惠.现场总线技术及其应用[M]. 北京:清华大学出版社,1999.[2] Pro.Dr.-lng.K.Etschberger.基于CAN的较高层协议和子协议[BE].heep://[3] 齐
蓉. 可编程控制器教程[M]. 西安:西北工业大学出版社,2000. [4] 江思敏. TMS320LF240*DSP硬件开发教程[M].
北京:机械工业出版社,2003.
[整理编辑：中国测控网]
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3.通过GDC设置驱动参数。
3.1设置电机、反馈参数 设置电机型号：C86 设置反馈元件：C25 位置极性： 当伺服电机被安装在机械系统上以后，编程中的正向运动有可能与理论上的（或想象中的）方向相反，此时只需将C1206“位置极性”设为“Inversed”即可。 3.2如何设置减速比 对于最终运动为直线运动的场合 总的速比 = 从电机轴开始 - 到旋转运动转换为直线运动之前 - 所有中间环节 - 速比的乘积。 对于最终运动为旋转运动的场合 总的速比 = 从电机轴开始 - 到最终旋转部件之间的 - 所有中间环节 - 速比的乘积。 将计算出的减速比转换为两个整数的除法（提高计算精度），然后输入到右图的分子、分母项中。 分子 分母 3.3如何找到最准确的减速机速比 对应一个标称速比 下的各级齿轮的齿数 减速机型号及尺寸 Gear Num.
Gear Den. Tip: 可以在伺服减速电机的选型手册中找到这种表格 !!! Tip: 可以在减速机的铭牌上看到。
= (Z2×Z4×Z6) / (Z1×Z3×Z5) 3.4 Feed const 的重要性
Feed const（进给常量）确定以后，NC 系统才能确定 increment （电机侧）与 unit （负载侧）的数值对应关系；当用户希望负载运行 ?? units，NC 系统会准确地控制电机转过相应的 increments (角度）；
Unit 所对应的具体的物理量纲只有操作者知晓； 对于最终运动为直线运动的场合：
Feed const = （最后一级旋转运动部件）旋转一周直线位移为多少 units? 对于最终运动为旋转运动的场合：
Feed const = （最终旋转台）旋转一周，圆弧位移为多少 units? 3.5最高速度设定 Vmax由系统规划及选型的参数来决定 最终物体最高移动速度 单位：units/s, 注意是以每秒为单位 用途：作为以后编制定位程序时定位速度的基准值 最大速度的计算： 3.6最高加速度设定 amax由系统规划及选型的参数来决定 最终物体最高移动加速度 单位：units/s2 用途：作为以后编制定位程序加速度及减速度设定的基准值 最大加速度取决于机器的总转动惯量 和马达的最大转矩。 3.7重要机械参数汇总 速比分子 速比分母 定位分辨率 位置全闭环 比例系数 进给常量 最大转速 最大加速度 3.8定位主体参数 ... 定位模式PS mode：
Abs,Rel,Home,Standby等 定位参数：
定位目标Target pos.
定位速度Trav. Speed
定位加速度Acceleration
定位减速度Deceleration
到达定位后速度Final speed Touch Probe:TP功能
到达目标位置后跳转 3.8最终跳转 ... 当本程序的所有功能执行完毕后，可设置下一个被执行的程序段序号； 如果希望程序到此为止，只需设置 Prg end。 3.9 POS功能块程序 3.10在监视窗口中观察运行状态 下一时刻给定位置 PS中的目标位置 当前执行的 PS号 报警信息 当前实际位置 输出的控制速度 定位功能的当前状态 控制器状态 3.11开关量输入信号配置 3.12开关量输入输出外部接线例子 3.13Full Beedback 位置全闭环 在C5=20000 Standard pos 基础上： Gear Ratio=i, Feedconstant=πD Feedback System： 速度反馈：C495=X7，Resolver 位置反馈：C490=X8，Encoder TTL 测长编码器：线数 C420=xxxx p/r
电压 C421=5..8V 齿轮比：分子 C473.5
分母 C473.6 全闭环不带料时不能用定位运行 开闭环切换时要断使能 本节完 4.
9300EP 与S7-200 RS485通讯。 伦茨LE com-A/B 通讯模块采用ASCII码报文 ，接受数据报文格式下：
4.1伦茨485通讯-接收 ASCII码表：
4.2伦茨485通讯-例子 伦茨485通讯-数值设定 例如：往驱动器参数：C0515.02中写数值1234.56
根据通讯格式，其数据类容需为： 04 30 31 02 21 30 35 31 35 30 32 30 31 32 33 34 2E 35 36 03 3B
S7-200 PLC采用自由口通讯方式，通讯端口定义为PORT1，SMB130=16#69(), 自由口通讯协议，波特率：9.6kbps，7个数据位，偶校验； 如果通讯速率较慢，可以尝试将速率增加到19.2kbps
4.3 PLC端口定义
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