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BRUGMAN寬幅退煮漂聯合機的CAN通信

來源：印染在線　發布時間：2011年07月27日

引言
　　退煮漂聯合機是印染前處理工序中的關鍵設備?。目前，世界著名的前處理設備制造商有荷蘭BRUGMAN、瑞士BENNINGER、德國RAMISCH、西班牙ASISA、英國MATHER等，他們生產的新一代前處理設備均在不同方面體現了當今的國際水平。BRUBOMATICElI型退煮漂聯合機是BRUGMAN公司生產的新型寬幅印染前處理設備。它在傳統退漿、煮煉、漂白工序的基礎上，實現了工藝的縮短與合并，效率高、適用廣。該機進布幅寬3m以上，設備總長50m以上，體積龐大，結構復雜，通信數據量大，因此，數據通信的質量對整個系統的正常運行至關重要。該設備的控制結構是一個典型的CAN(ControllerAreaNetwork控制器局域網)現場總線控制系統。采用開放式現場總線通信技術，確保了系統信息傳遞的快速和可靠。浙江某紡織高科技企業的1臺新進口的BRUBOMATICEⅡ型退煮漂聯合機因故缺少控制軟件，從而導致整條生產線陷入癱瘓。筆者等人為這臺進口設備配套了整套控制軟件。

1現場總線控制系統的構成
　　BRUBOMATICEII型退煮漂聯合機的工藝流程為：進布一預洗一浸漬一漂白一后洗一烘干一出布。根據工藝要求，傳動系統有3種工作方式：進布方式、連續方式、出布方式。為此，將控制系統以蒸箱為界，分成前、中、后三部分，蒸箱為C區，進布、預洗、浸漬單元為A區，后洗、烘干、出布單元為B區。A，B和C區可分別設定。進布方式時，A和C區運行，B區停止；連續方式時，A，B和c區都正轉運行；出布方式時，B和C區運行，A區停止。
　　控制系統的構成如圖1所示。監控級由一臺貝加萊IPC組成(含工控機和觸摸屏)，實現人機對話；控制級是一臺貝加萊PCC2005；現場級由29臺變頻器組成，其中Siemens變頻器27臺，Lenze變頻器2臺。　　　LenzeEV8275D041用于傳動速率較低的拖動，如蒸箱履帶傳輸。選

用不同廠家的變頻器，一方面是為了與傳動系統配套，另一方面也顯示了CAN現場總線開放性的優勢。

圖1中，CAN總線上主要傳遞頻率給定、轉矩給定、起停、正反轉等控制信息和變頻器的狀態返回信息。控制器采用奧地利貝加萊(B&R)公司的PCC(Programmablecontrolcomputer可編程控制計算機)。PCC的特點是具有分時多任務的操作系統，這樣可以使應用項目結構化，且每個任務可以選用最適合的編程語言，同時可以根據需要設定每個任務的循環時間。
　　2Siemens變頻器與PCC的CAN通信

2．1參數面板設定
　　控制系統要求傳動系統恒張力同步運行，這就要求29臺變頻器同時、快速、準確響應，因此，選用PZD過程數據方式通信。系統啟動、快速停車使用PZD全局廣播方式，對變頻器發送過程命令使用分組廣播方式。同時，使用標準方式接收變頻器的狀態信息。si—emens變頻器參數面板設定如圖2所示。

PZD接收數據包中，第1個字為控制字1；第2，3個字為32位的主頻／轉矩設定值；第4個字為控制字2；第5個字為輔助設定值；其余11個字保留。為此，參數面板設定為P443．O1=3032，P553．01=3100，P443．01=3005。
　　PZD發送數據包中，第1個字為狀態字1；第2，3個字為當前實際輸出頻率；第4個字為狀態字2；第5個字為輸出電壓；第6個字為輸出電流；第7個字為當前輸出轉矩；其余9字保留。同樣，面板設定為P733．01=32(狀態字1)，P733．02=151，P743．03=151(32位輸出頻率)，P733．04=33(狀態字2)，P733．05=189(輸出電壓)，P733．06=168(輸出電流)，P733．07=241(轉矩)。

2．2Siemens變頻器與PCC的CAN通信軟件
　　SiemensAG6SE70變頻器由1塊CBC通信卡實現CAN通信

。按所傳遞信息的性質不同，分為參數數據(PKW數據)和過程數據(PZD數據)2種通信方式。
　　PKW參數數據的幀結構由11位CANID號和8字節參數數據組成。其中ID號指明了數據幀的優先級。PKW命令幀和PKW應答幀的ID計算不同。參數數據的第一個字為參數ID，即PKE，其低11位為參數號PNU，高4位為命令應答指示AK。第二個字為參數索引字IND，其高8位為0，低8位為參數索引號。真正的參數數值是后2個字3rdword(PWE1)和4thword(PWE2)。
　　PZD過程數據通信可以進行大量數據的高速傳遞。幀格式與PKW幀格式相同，只是數據包標準長度為4幀，包括16個字的過程數據。這樣，每次數據傳遞便需要4個CANID號，11位CANID號既指明了數據幀優先級，又表明了數據通信方式(廣播、分組廣播、點點通信)。這也展現了CAN總線采用報文ID而非節點地址ID的優越性。過程數據最多為4幀，若數據多于1幀，則變頻器依照控制字的bitl0來判斷幀長度，確保其對設定值和控制字的正確、連貫接收。

Siemens變頻器通信軟件分為2個任務。任務1完成數據的發送和接收，任務2完成對所發送和接收數據的處理。任務等級設為2級(或3級)，循環時間為200～300ms，編程語言選用AutomationBasic。任務1初始化流程如圖3所示，循環任務流程如圖4所示。任務2的初始化流程和循環任務流程分別如圖5和圖6所示。

3Lenze變頻器與PCC的CAN通信
　　3．1參數面板設定
　　該設備使用的Lenze8200vector系列變頻器有2種接口：AIF和FIF，AIF外接面板模塊E82ZBC，FIF外接Systembus(CAN)E82ZAFC。2臺變頻器公用1個可插拔的面板模塊，設定一些基本參數。過程變量及狀態信息通過FIF與上位PCC進行通信。
　　面板設定在Lenze的出廠設定(C0002=1

STORE)的基礎上主要有以下幾項J：
　　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=節點地址，介于1～63之間；
　　5)C0351=波特率；
　　6)C0356／3=CAN—OUT1循環時間，當變頻器工作于時間控制方式(C0360=1)時，上位PCC循環周期與該參數有關；
　　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，根據控制方式的不同，分別配置頻率設定、轉矩設定等輸人參數；
　　9)C0421=過程量輸出配置。
　　3．2Lenze變頻器與PCC的CAN通信軟件
　　在Lenze接口模塊E82ZAFC中，有2條參數通道可同時對不同的對象進行通信，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ID號決定，ID計算見相關說明書。
　　參數通道的19位數據幀格式為

過程通道1可用于同步或循環控制方式，過程通道2用于事件控制方式。同步方式時必須由主機發布同步報文，然后從機才能接受數據并發送響應幀。Lenze變頻器通信軟件是一個獨立的任務，需設置合適的優先級和任務循環時間。將其與上位機交換的變量定義為global類型引，便可以實現對Lenze變頻器的控制。初始化流程和循環任務流程分別如圖7和圖8所示。

4結論
　　經過分析、設計、調試、運行，本臺進口設備經長期運行，穩定可靠。可以得到如下結論：1)CAN現場總線的開放性、可靠性、高速性都對整個系統的順利運行提供了重要的保障；2)PCC分時多任務的操作系統對結構化的程序設計非常有利，每個任務可以選用不同的優先級、循環時間，甚至編程語言(高級語言或梯形圖)

。比傳統PLC功能強大；3)這些自動化技術對國內同類機型的生產應有所啟示；4)控制級諸多模擬量的調節還需進一步研究，比如劑量泵的自動配料等。

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