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基于软PLC和CAN总线的自动定量包装机控制计划

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    [LV.5]常住居民I

    发表于 2013-3-26 16:12:51 | 显示全部楼层 |阅读模式

        1 前言
      自动定量包装机普遍应用于化肥、饲料和轻工等行业。称量包装技术的展开大约阅历了手工称量、继电器控制和硬PLC控制等几个阶段。众所周知,硬PLC具有牢靠性高、运用便当和耐恶劣环境才干强等特性。但是,随着计算机技术的展开,硬PLC的通用性及兼容性差等弊端愈来愈明显。而计算机的规范化的通讯协议和成熟的局域网技术使得组网十分烦琐,还能够经过Internet与外界相连。一个具有开放性的系统能够和任何恪守相同规范的其它设备或系统相连。那么能不能将PC开放性和PLC的牢靠性等优点分离在一同呢?IEC(国际电工委员会)于1993年发布了IEC1131-3有关可编程序控制器编程的规范。依据该规范,充沛应用工业控制计算机(IPC)或嵌入式计算机(EPC)的硬件和软件资源,全部用软件来完成硬PLC的功用。这就是国际上呈现的高新技术――软PLC(SoftPLC)技术。
      目前,自动定量包装机的控制系统大都采用硬PLC,当企业的消费范围扩展后,需进步包装才干时,只能采用更大容量的硬PLC控制系统,这样原有的硬PLC相应报废,势必构成糜费。本文所引见的控制系统只需修正CoDeSys的控制程序即可进步包装才干,具有较高的推行价值。
        2 自动定量包装机的组成部分和工作原理
        2.1 组成部分
      自动定量包装机主要由控制显现部分、传感器系统、加料系统、放料系统、夹带系统、秤斗、气动系统以及框架结构部分等组成。
        2.2 工作原理
      尿素、粮食等颗粒物料经过传送带、加料系统进入秤斗,在重力作用下,秤斗将重力传送到传感器,使称重传感器弹性体产生形变,贴附于弹性应变梁上的应变计桥路失去均衡,输出与重量数值成比例的电压信号,经线性放大器将信号放大,经过A/D转换器转换为数字信号,由单片机处置后显现当前的物料重量、各种设置参数和工作过程状态,并且发出粗加料、细加料、称料完成以及上下限报警等信号。这些信号经过CAN总线与工控机中止通讯,工控机中的软PLC(CoDeSys)依照程序输出开关信号。此开关信号经过I/O接口控制电器执行部件,再转变为机械动作,从而完成从进料到缝口的一系列过程控制,如清零、粗加料、细加料、夹袋、放料等。
        3 控制部分
      该计划的控制部分主要由工控机、智能称量显现部分、I/O接口等部分组成。
        3.1 工控机
      本系统采用北京工业大学自主开发的工控机作为上位机,可运用windows或Linux操作系统,采用触摸屏技术。

      目前,市场上呈现的软PLC产品主要有3S公司的CoDeSys、SIEMENS公司的SIMATIC WinAC、SOFTPLC公司的 SoftPLC以及CJ Intemationl公司的ISaGRAF等。其中3S公司的CoDeSys以其功用强大、牢靠性高、二次开发便当、集成可视化等优点而逐步被国内外用户所认可。CoDeSys由控制器应用代码开发编辑器、生成控制器应用代码的集成编译器以及数字诊断和试运转功用三部分组成。  CoDeSys编辑器完整契合IEC1131-3规范,它支持该规范的5种编程言语,即次第功用图(SFC)、功用块图(FBD)、梯形图(LD)、指令表(IL)及结构文本(ST)。另外,它还提供了被称作连续功用图的第六种编辑器言语,该言语是由功用块图变化而来。用户中止编程时,能够运用其中一种言语或者运用几种言语中止混合编程,这样可大大进步编程开发效率。CoDeSys提供大量重要特性表辅佐开发者快速有效的调试和测试应用程序。在程序代码中能够直接显现每一个变量的当前值。这些值能够随时写入和中止类型的强迫转换。经过设置断点然后单步运转代码能够很容易地发现错误。2004年6月该公司在北京工业大学设立了CoDeSys产品推行和培训中心,能够提供强大的技术支持。因而,该系统控制软件采用3S公司的CoDeSys软件,它支持SERCOS总线和CAN总线。
      CAN(Controller Area Network)即控制器局域网,主要用于各种设备监测及控制的一种现场总线。它具有结构简单、通讯方式灵活、通讯距离长、采用非破坏性总线仲裁技术等特性。CAN总线为工业控制系统中高牢靠性的数据传送提供了一种新的处置计划,它在国外工业测控范畴曾经有了普遍的应用,因而本计划采用CAN总线接口,选用凌华公司研制的双口隔离非智能型CAN适配卡PCI-7841,该卡支持CANopen,DeviceNet等CAN总线应用层协议;并提供VB,VC下的编程函数。经过人机界面,把操作人员的控制指令传给智能称量显现控制部分,同时,接受智能称量显现控制部分的信号和数据,加以剖析和处置并显现。
      3.2 智能称量显现控制部分
      目前,市场上没有具有CAN通讯接口的包装机专用控制仪,因而智能称量显现控制部分需求自主开发。为了缩短开发周期,经过对现有的控制仪中止技术改进,增加CAN通讯部分。该部分以Intel公司的微处置器89C51为中心,经过传感器、A/D转换采集称重信号,经过处置后,依据需求将这些信息经由SJA1000和CAN接口电路(主要由PCA82C250组成)发送到CAN总线上,与上位工控机中止通讯。SJA1000是PHILIP公司消费的独立CAN控制器,它契合CAN2.0B协议,具有完成高性能通讯协议所请求的全部必要性能,能够完成CAN总线协议的物理层和数据链路层的一切功用。PCA82C250是CAN控制器与物理总线之间的接口,能够进步对总线的差动发送才干和对CAN控制器的差动接纳才干,并能进步总线的抗干扰才干。
      4 终了语
      本控制系统采用CoDeSys和CAN总线技术,简化了硬件结构,完整契合开放式体系结构的请求,能够满足工业自动化范畴对控制系统开放性和柔性的请求,为未来工业自动化向更高层次的集成提供了牢靠的技术保证。经过模仿实验,本控制计划抵达了预期的效果,具有十分宽广的应用前景,并可产生良好的社会和经济效益。
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