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基于CANbus的自动焊接控制系统设计供电电缆

2022年08月16日

基于CAN—bus的自动焊接控制系统设计

基于CAN—bus的自动焊接控制系统设计 2012年10月10日 PLC因具有使用办便、控制可靠等特点，早已广泛应用于各个行业的自动化控制领域；但小型PLC一般只适用于控制任务相对简单的，数据传输量不大的场合。 CAN(controller area network)亦称为控制器局域网，是通过现场总线CAN—bus将多个运动控制器节点连接成。个具有拓扑结构的分布式控制系统。在自动化设备中经常遇到多轴控制的问题，实现多轴运动的简单合理控制是很有必要的。若将现场总线CAN—bus技术与PLC技术结合起来，就能使控制系统同时具备胁者的优点，可靠地执行复杂的控制任务。本文将此种控制思想应用于某法兰自动焊接装置的控制系统设计。1 法兰自动焊接装置简介该法兰焊接装置有5个二轴的机械手(包含8个伺服电机、2个升降气缸)、曲个自动送料的步进电机、1个驱动传送带的步进电机、1个驱动旋转工作台的电机、2个真空吸盘、一台液压缸以及若干传感器等。图 l为此装置部分结构示意图液压缸部分图中术画出，它位于旋转工作台正上方。2 基于CAN—bus的PLC分布式控制系统方案2．1分布式控制系统构建原理通过现场总线CAN—bus，可将数十台的PLC互联，构成一个智能的PLC分布式控制网络；同时，土控制器可以与指定的PLC实现配置、控制通信，以及实现组态环境中的应用。集成有现场总线CAN—bus通讯接口的PLC不多，且价格比较贵，但可用通用PLC来扩展CAN—bus通讯接口，实现与现场总线CAN—bus的通讯。PLC一般都会提供RS一232标准或RS一485标准的串行通讯口，支持自行规定的通讯协议，或者Mod-bus协议，用于与主控制器PC或其他控制设备的通讯。可用PLC的这类串行通讯口，扩展CAN—bus通讯接口。

用一个RS一232／RS一485转CAN—bus网火进行信号转换，就使PLC的串口 RS一232／RS一485扩展为CAN—bus通讯口。多台扩展CAN—bus通讯接口的PLC连到现场总线CAN—bus上，即可构建PLC的分布式控制系统。每一台连接PLC单元的RS一232／RS一485转CAN—bus网关都可以设定一个独立的设备ID号，长度为ll位或29位，作为该PLC单元的地址。每一台总线上的PLC单元在发送数据时，可设定在数据流中自动添加本地网关的设备ID号；同理，每一台PLC单元在接收数据时，可设定由网关检查数据流中的设备ID号，自动接收符合要求的数据。将PC机配置PC—CAN接口卡后，可以作为主控制器建立现场总线CAN—bus网络，通过连接在CAN—bus网络中的RS一2 32／RS一485转CAN—bus网关转换器和CAN—bus网络配套的“虚拟串口”软件，建立标准的串行通讯端口。主控PC访问连接在这条CAN—bus网络上的PLC设备，与操作标准串口完全一致，能够配合PLC 厂商提供的各种软件，实现系统配置、人机界而、组态开发等。2．2分布式控制系统的构建通过PC构建基于CAN—bus的PLC分布式控制系统结构如H 2所示。选。般PC用作土控制器，并配上PCI一6810型PC—CAN接口卡；选用三菱PLC FXczN—l6M，配备FX2Nc一232ADPRS一232C通信用适配器；RS一232转CAN—bus网火选用CAN232MB。伺服控制中位置编码器的反馈信号经光}U隔离后由所在运动控制节点的PLC模块接收，并通过CAN—bus将数据传给主控制器PC。PC经一定算法处理数据后，发送控制命令给PLC；PLC把控制命令转化为输出信号给驱动器，实现精确的运动控制。同理，各个传感器信号、开关信号等经光电隔离后都由相应PLC模块接收，通过CAN—bus进行数据交换。

3 系统的参数设置与软件配置 PLC连接CAN—bus的网火转换器需要配置。些工作参数，以保障网络中的每。台PLC设备都可以正常运行。通过CAN232MB附带光盘的PC配置软件来实现工作参数的设置，需要配置的参数包括网关的数据转换方式、RS一232通讯波特率、CAN—bus通讯波特率、设备ID号等。需要注意的是，CAN—bus网络中所有设备的CAN—bus通讯波特率必须一致，此系统的波特率设置为9600bps。通过设置更高的波特率，可以提高系统的响应速度。在此分布式PLC控制系统中，主控制器PC通过虚拟串口服务器软件，可构建多个虚拟串口，使每台PLC与一个虚拟串口对应。主控PC用标准串口通讯的方式，访问连接在CAN—bus网络中的各台PLC。PC通过所连接的PCI一6810 CAN接口卡，把串口通讯数据传输到CAN—bus网络；并且由连接在CAN—bus网络上的网关CAN232MB，将CAN—bus上的数据转成RS一232串口数据传给PLC，实现了PC串口与PLC网络中各串口的通讯。三菱公司推出的GX Simulator仿真软件和GX Developer开发软件可应用于FX2N系列PLC的编程仿真，安装在主控PC后，软件可通过选择虚拟串口对控制系统中的各个PLC进行编程、擦除、测试等操作。4 系统的程序设计法兰自动焊接的过程如图3所示。在焊接系统的工作中，主控制器统筹全局，控制各个PLC模块按顺序完成各自的任务或者协调完成任务。用VB编程设计本系统的土控制器操作界面，主程序流程图如图 4所示。各个PLC运动控制节点的任务程序采用模块化设计，同时便于程序的编写、修改与调试。

5 结语基于现场总线CAN—bus的分布式控制已广泛应用于各种控制系统中。按此方式构建的PLC分布式控制系统简化了控制部分的连线，提高了控制系统的可靠性，通讯效率较高，应用灵活。此方法还适用于远程PLC控制网络的构建。