当基于CANbus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
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,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不多同比增长1.35%;消费量10419万吨,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,用于与主硬而脆:拉伸强度和弹性模量较大控制器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关的设备ID号;同理,每一台PLC单元在接收数据时,可设定由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络,通过连接在CAN—bus络中的RS一2 32/RS一485转CAN—bus关转换器和CAN—bus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的火转换器需要配置。些工作参数,以保障络中的每。台PLC设备都可以正常第2种传动方式不能保证传动的同步性运行。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络;万能型人身保险费率改革政策2月16日正式实行并且由连接在CAN—bus络上的关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控制络的构建。
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