2023年08月15日 11:07:36 来源：广州市凯士称重设备工程有限公司 >> 进入该公司展台 阅读量：41
| 基于CAN配料系统设计方案 | 2020-03-09 |
| 摘要：介绍了CAS的结构特点。具体阐述了基于CAS的CAN配料系统总线在分布自动配料系统中的应用,给出系统硬件结构,CAN配料系统的数据通讯,及其温度,张力同步控制PID的软件流程。 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。尤其是湿法皮革自动配料系统,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。该自动配料有100-150M的长度。同时存在60-70模拟信号。 因此为了降低成本,增加配料系统的可靠性。自动配料系统采用了CAS(计算机控制中心),加CAN配料系统总线分布采集模块,触摸屏构成湿法皮革配料的自动配料系统。 1.CAS的概述 B&R的CAS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AutomatoinStudio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。在本套自动配料系统中CAS的软件的开发中,配料系统主要采用了以C语言为主,梯形图为辅的编程方式。 2.CAN配料系统总线的概述 CAN配料系统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配料系统控制装置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配料系统仍可提供高达50Kbit/s的数据传输速率。 3.配料系统的总介绍 本系统由触摸控制屏、CAS、CAN配料系统总线模块三部分构成。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CAS的RS232建立点与点的通讯。由CAS拥有FARAME-DRIVE功能。因此,它几乎可以与所有RS232的设备进行相互通讯。CAS是生产过程的控制核心。主要功能是完成对各CAN配料系统总线模块扫描,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。 4.同步控制原理 (1)系统的传动线路:配料系统放卷与收卷用力矩电机单独控制。整个配料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,CAS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。在该配料系统中,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.CAS的CAN配料系统总线的特点与下位CAN系统模块的通讯 (1)CAS的CAN配料系统总线的使用 CAS的CAN配料系统帧最多可用8个字节的信息进行读写。这部从通过调用CAN配料函数库来实现。其中包括CONOPEN,CAN配料WRITE,CAN系统READ,以及SANTAB和CAN配料RWTAB。CAN配料系统OPEN函数包括完成对CAN配料的初始化,需要注意的是CAN配料系统总线的初始化必须包含在初始化例程INTISP中。CAN配料OPEN(1,BAND-RATE,COB-ANT,ADR(ERRO-ADR),0.,0US-IDENT,STAFUS)其中BAND-RATE=25,即代表波特功率为250K。US-IDENT是调用CAN配料系统初始化得到的到CAS的CAN配料的ID,在CAN系统总线的读写过程都将用到该参数。CAN配料总线的写信息通过在优先级较高的进程中采用CAN配料系统2WRITE函数,其函数参数定义如下:CAN配料为在CAN初始化中建立的us-idenf。CAN配料-id为数据目标CAN配料模块有关的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。其值为8。如果以CAN配料-id为帧地址数据被成功发送则status=0,反之status=错误代码。 (2)CASCAN配料总线的读数据 在CAS中设置一较高优先级的task来处理轮寻采集模块的数据。为降低系统成本和提高采样的速率。本配料系统根据轧辊的分布情况采用8块张力,2块热电偶采集模块。每块模块可采集6路信号。实际使用4路输入,另外2路作为备用。采样精度为10位。这样需求20个CAN配料-id。其采样周T=20×task的(时间片=1ms)。其初始化,及函数参数表同CAN配料write其读过程应限于篇幅也从略。 (3)现场采集模块的构成 如上所述,湿法皮革自动配料现场环境恶劣，设计高可靠的CAN配料总线模块是自动配料系统正常运行必要保障。电路中采用了89C51芯片。该芯片集成mcs-51内核。具有电路10位A/D。内建兼容CAN配料2.0B的CAN配料总线控制器。取代系统的分散元件,提高了配料系统的可靠性。考虑到现场的干扰及CAS的设备安全,在CAN配料总线与CAN配料控制的输出之间采用光电隔离。为CAN配料总线的驱动器P82C250。P82C250是专门用于CAN配料总线的收发驱动8脚芯片,TxD和RxD引脚分别发送经驱动后的发送和接收信号;双绞线介质分别接受CAN配料H,CAN配料L引脚。在网络的末端应注意加上120终端匹配电阻。防止反射信号对通讯过程的影响。现场控制器现场模块主要完成对0～5V张力信号的采集,热电偶mV信号的采集,现场温度的采集。mV信与0～5V信号采用开关切换。D/A转换输出0～5V电压信号控制变频器。87C591内含一SJ1000的CAN配料控制器,因此模块降低外围器件,也避免SJ1000与MCS时钟同步问题。CAN配料系统的驱动采用P82C520专用芯片,并且实现控制器与网路的光电隔离。P87C591是一个单片8位微控制器,具有片内CAN配料控制器SJ1000A。全静态内核提供了扩展的节电方式,振荡器可停止和恢复数据,在RM外部时钟速率时实500ns指令周期,片内令6路10位AD等其他性能。 6.CAN配料通信软件的设计 (1)CAN配料通信协议的确定 由87C591中的控制器提供了物理层,数据链路层。通讯协议的设计主要是基于应用层开展的,通过有效的分配CAN配料协议的ID资源从而完成对各控制住处和数据正确可靠的传输。 (2)采样方案的确定 称重配料系统通过有效分配ID号来保证各种数据的优先级,由于温度过程时间常数较大可采用较低优先级,张力采样需要实时采样,因此采用较高优先级,并且在主站的CAN配料数据轮询中安排不同的采样周期,在CAS中采样周期可以通过设定不同的TASK的时间片来控制。温度采样控制过程采用IS的TASK,而张力采样则采用MS的HS级的TASK。 (3)现场采集模块CAN配料总线通程序流程 现场模块采集用接收信息采用中断方式,根据数据请示信号,采用查询发送采集信息。在CAN配料通信过程中发生中断还应判断中断类型,并依此作一些故障处理,这里从略,需要说明的本现场采集模块充分利用CAN配料控制器四个接收屏验收滤波器灵活配置,来简化根据ID的信息分类。 7.结束语 本配料系统综合的CAS的编程灵活,可靠性高与CAN配料总线分布系统的价格与可靠性优势。它的应用,增强了皮革自动配料系统的柔性与可靠性。降低了成本,本系统应用2003CAS系列主机,对电力系统,以其他需要高速采集数据的分布系统具有一定的借签。 | |
