BRUGMAN宽幅退煮漂联合机的CAN通信-纺织技术中心

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BRUGMAN宽幅退煮漂联合机的CAN通信

来源：印染在线　发布时间：2011年07月27日

引言
　　退煮漂联合机是印染前处理工序中的关键设备⋯。目前，世界著名的前处理设备制造商有荷兰BRUGMAN、瑞士BENNINGER、德国RAMISCH、西班牙ASISA、英国MATHER等，他们生产的新一代前处理设备均在不同方面体现了当今的国际水平。BRUBOMATICElI型退煮漂联合机是BRUGMAN公司生产的新型宽幅印染前处理设备。它在传统退浆、煮炼、漂白工序的基础上，实现了工艺的缩短与合并，效率高、适用广。该机进布幅宽3m以上，设备总长50m以上，体积庞大，结构复杂，通信数据量大，因此，数据通信的质量对整个系统的正常运行至关重要。该设备的控制结构是一个典型的CAN(ControllerAreaNetwork控制器局域网)现场总线控制系统。采用开放式现场总线通信技术，确保了系统信息传递的快速和可靠。浙江某纺织高科技企业的1台新进口的BRUBOMATICEⅡ型退煮漂联合机因故缺少控制软件，从而导致整条生产线陷入瘫痪。笔者等人为这台进口设备配套了整套控制软件。

1现场总线控制系统的构成
　　BRUBOMATICEII型退煮漂联合机的工艺流程为：进布一预洗一浸渍一漂白一后洗一烘干一出布。根据工艺要求，传动系统有3种工作方式：进布方式、连续方式、出布方式。为此，将控制系统以蒸箱为界，分成前、中、后三部分，蒸箱为C区，进布、预洗、浸渍单元为A区，后洗、烘干、出布单元为B区。A，B和C区可分别设定。进布方式时，A和C区运行，B区停止；连续方式时，A，B和c区都正转运行；出布方式时，B和C区运行，A区停止。
　　控制系统的构成如图1所示。监控级由一台贝加莱IPC组成(含工控机和触摸屏)，实现人机对话；控制级是一台贝加莱PCC2005；现场级由29台变频器组成，其中Siemens变频器27台，Lenze变频器2台。　　　LenzeEV8275D041用于传动速率较低的拖动，如蒸箱履带传输。选

用不同厂家的变频器，一方面是为了与传动系统配套，另一方面也显示了CAN现场总线开放性的优势。

图1中，CAN总线上主要传递频率给定、转矩给定、起停、正反转等控制信息和变频器的状态返回信息。控制器采用奥地利贝加莱(B&R)公司的PCC(Programmablecontrolcomputer可编程控制计算机)。PCC的特点是具有分时多任务的操作系统，这样可以使应用项目结构化，且每个任务可以选用最适合的编程语言，同时可以根据需要设定每个任务的循环时间。
　　2Siemens变频器与PCC的CAN通信

2．1参数面板设定
　　控制系统要求传动系统恒张力同步运行，这就要求29台变频器同时、快速、准确响应，因此，选用PZD过程数据方式通信。系统启动、快速停车使用PZD全局广播方式，对变频器发送过程命令使用分组广播方式。同时，使用标准方式接收变频器的状态信息。si—emens变频器参数面板设定如图2所示。

PZD接收数据包中，第1个字为控制字1；第2，3个字为32位的主频／转矩设定值；第4个字为控制字2；第5个字为辅助设定值；其余11个字保留。为此，参数面板设定为P443．O1=3032，P553．01=3100，P443．01=3005。
　　PZD发送数据包中，第1个字为状态字1；第2，3个字为当前实际输出频率；第4个字为状态字2；第5个字为输出电压；第6个字为输出电流；第7个字为当前输出转矩；其余9字保留。同样，面板设定为P733．01=32(状态字1)，P733．02=151，P743．03=151(32位输出频率)，P733．04=33(状态字2)，P733．05=189(输出电压)，P733．06=168(输出电流)，P733．07=241(转矩)。

2．2Siemens变频器与PCC的CAN通信软件
　　SiemensAG6SE70变频器由1块CBC通信卡实现CAN通信

。按所传递信息的性质不同，分为参数数据(PKW数据)和过程数据(PZD数据)2种通信方式。
　　PKW参数数据的帧结构由11位CANID号和8字节参数数据组成。其中ID号指明了数据帧的优先级。PKW命令帧和PKW应答帧的ID计算不同。参数数据的第一个字为参数ID，即PKE，其低11位为参数号PNU，高4位为命令应答指示AK。第二个字为参数索引字IND，其高8位为0，低8位为参数索引号。真正的参数数值是后2个字3rdword(PWE1)和4thword(PWE2)。
　　PZD过程数据通信可以进行大量数据的高速传递。帧格式与PKW帧格式相同，只是数据包标准长度为4帧，包括16个字的过程数据。这样，每次数据传递便需要4个CANID号，11位CANID号既指明了数据帧优先级，又表明了数据通信方式(广播、分组广播、点点通信)。这也展现了CAN总线采用报文ID而非节点地址ID的优越性。过程数据最多为4帧，若数据多于1帧，则变频器依照控制字的bitl0来判断帧长度，确保其对设定值和控制字的正确、连贯接收。

Siemens变频器通信软件分为2个任务。任务1完成数据的发送和接收，任务2完成对所发送和接收数据的处理。任务等级设为2级(或3级)，循环时间为200～300ms，编程语言选用AutomationBasic。任务1初始化流程如图3所示，循环任务流程如图4所示。任务2的初始化流程和循环任务流程分别如图5和图6所示。

3Lenze变频器与PCC的CAN通信
　　3．1参数面板设定
　　该设备使用的Lenze8200vector系列变频器有2种接口：AIF和FIF，AIF外接面板模块E82ZBC，FIF外接Systembus(CAN)E82ZAFC。2台变频器公用1个可插拔的面板模块，设定一些基本参数。过程变量及状态信息通过FIF与上位PCC进行通信。
　　面板设定在Lenze的出厂设定(C0002=1

STORE)的基础上主要有以下几项J：
　　1)C0005=255，过程量输入在C0412中配置；
　　2)C0007=255，开关量输入在C0410中配置；
　　3)C0140=附加设定值，根据需要设定并修改；
　　4)C0350=节点地址，介于1～63之间；
　　5)C0351=波特率；
　　6)C0356／3=CAN—OUT1循环时间，当变频器工作于时间控制方式(C0360=1)时，上位PCC循环周期与该参数有关；
　　7)C0410=开关量输入配置，根据需要自由配置正反转、急停、停止、点动等信号；
　　8)C0412：过程量输入配置，根据控制方式的不同，分别配置频率设定、转矩设定等输人参数；
　　9)C0421=过程量输出配置。
　　3．2Lenze变频器与PCC的CAN通信软件
　　在Lenze接口模块E82ZAFC中，有2条参数通道可同时对不同的对象进行通信，但必须通过驱动器编址确定通道；同时，也有2条过程通道用于变频器之间或变频器与上位机之间的快速通信。通道选择由CAN数据帧的ID号决定，ID计算见相关说明书。
　　参数通道的19位数据帧格式为

过程通道1可用于同步或循环控制方式，过程通道2用于事件控制方式。同步方式时必须由主机发布同步报文，然后从机才能接受数据并发送响应帧。Lenze变频器通信软件是一个独立的任务，需设置合适的优先级和任务循环时间。将其与上位机交换的变量定义为global类型引，便可以实现对Lenze变频器的控制。初始化流程和循环任务流程分别如图7和图8所示。

4结论
　　经过分析、设计、调试、运行，本台进口设备经长期运行，稳定可靠。可以得到如下结论：1)CAN现场总线的开放性、可靠性、高速性都对整个系统的顺利运行提供了重要的保障；2)PCC分时多任务的操作系统对结构化的程序设计非常有利，每个任务可以选用不同的优先级、循环时间，甚至编程语言(高级语言或梯形图)

。比传统PLC功能强大；3)这些自动化技术对国内同类机型的生产应有所启示；4)控制级诸多模拟量的调节还需进一步研究，比如剂量泵的自动配料等。

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