近來，由于環保意識與動物保護主義盛行，優質人造皮革在國際市場上受到了廣泛的歡迎。因此制革機械近幾年來得到了新的發展。尤其是濕法皮革生產線，為提高系統的精度和可靠性，目前大多廠商放棄以同步控制器，溫度控制儀為主的傳統實現方式。轉而紛紛進入PLC 加觸摸屏方式，或工控機加PLC 控制方式的格局。該生產線有100 - 150M 的長度。同時存在60 - 70 模擬信號。
因此為了降低成本，增加系統的可靠性。我們采用了PCC（計算機控制中心） ，加CAN 總線分布采集模塊，觸摸屏構成濕法皮革生產線的自動控制系統。
1. PCC 的概述
B&R 的PCC 控制器采用分時多任務操作系統，因此可將控制要求分成多個任務（ task） ，并且在一個掃描周期內同時執行；Windows 下編程環境Automatoin Studio 支持標準的C、Basic、梯形圖、指令表、順序結構圖等六種標準的開發語言；根據需要可以在同一個項目中采用多種語言進行編程。同時，編程環境中包含豐富的函數庫及功能塊（Functionblock） ，大幅度減輕了開發人員的工作量。在本套控制系統中PCC的軟件的開發中，我們主要采用了以C語言為主，梯形圖為輔的編程方式。
2. CAN 總線的概述
CAN ，全稱為“Controller Area Network”，即控制器局域網，是國際上應用最廣泛的現場總線之一。起先，CAN被設計作為汽車環境中的微控制器通訊，在車載各電子控制裝置ECU 之間交換信息，形成汽車電子控制網絡。比如：發動機管理系統、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統中，均嵌入CAN 控制裝置。CAN 是一種多主方式的串行通訊總線，基本設計規范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產生的任何錯誤。當信號傳輸距離達到10Km 時，CAN 仍可提供高達50Kbit/ s 的數據傳輸速率。
3. 系統的總介紹
本系統由觸摸控制屏、PCC、CAN 總線模塊三部分構成。具體結構參見圖1 。其中觸摸屏主要完成工藝參數的設定，如軋輥的溫度，系統的走布速率等；顯示各軋輥的張力以及歷史參數，顯示系統的運行狀態。包括變頻器的電流，故障代碼等。觸摸屏RS232口與PCC的RS232 建立點與點的通訊。由PCC 擁有獨創FARAME - DRIVE功能。因此，它幾乎可以與所有RS232 的設備進行相互通訊。PCC 是生產過程的控制核心。主要功能是完成對各CAN 總線模塊掃描，獲得現場的溫度及張力軋輥位置信號。并根據工藝參數的要求進行各種PID 運算后輸出控制信號到CAV 總線輸出功能塊。其系統結構框圖如圖2.
4. 同步控制原理
?。?） 系統的傳動線路圖：系統放卷與收卷用力矩電機單獨控制。整個系統的速度跟隨主凝固機運動。主凝固機由一臺5. 7KW 的矢量型變頻器拖動。其給定信號采自于觸摸屏的設定。其他各扎機分別31 臺主頻機拖動。每臺扎機的速度保證與主凝固機同步。其結構框圖如圖3 所示。在保證張力恒定的情況下能保證系統轉速的同步。為了加快調節時間加入前饋控制量速度設定，使系統在起動和速度升降過程中張力波動減少，在張力控制過程中一旦出現了張力過載，PCC 輸出控制氣閥抬起了壓輥。張力恢復正常后又自動壓上壓輥，其控制策略采用雙位控制。
?。?） 溫度控制：溫度采用C 語言使用PID 函數，可以控制無限路溫度調節。在該系統中，一般控制8 到10 路溫控。由于采用的是C 語言，可以動態的定義當前有幾路溫控，普通溫控表或PID 調節器難以進行準確溫控； 而B &R 公司智能溫度PID 軟件可以自動計算出不同溫控所需要的PID 參數，使溫度控制精確到±1 ℃。
5. PCC 的CAN 總線的特點與下位CAN 模塊的通訊
?。?） PCC 的CAN 總線的使用
PCC 的CAN 幀最多可用8 個字節的信息進行讀寫。這部從通過調用CAN 函數庫來實現。其中包括CONOPEN ， CANWRITE ， CANREAD ，以及SANTAB 和CANRWTAB.CANOPEN 函數包括完成對CAN 總線的初始化，需要注意的是CAN 總線的初始化必須包含在初始化例程INTI SP 中。CANOPEN （ 1 ，BAND - RATE ，COB - ANT ，ADR （ ERRO - ADR） ， 0. ， 0 US - IDENT ，STAFUS） 其中BAND - rate = 25 ，即代表波特功率為250K.US - IDENT 是調用CAN 初始化得到的到PCC 的CAN的ID ，在CAN 總線的讀寫過程都將用到該參數。CAN 總線的寫信息通過在優先級較高的進程中采用CAN2WRITE函數，其函數參數定義如下：CANWRITE（BAND -RATE ，COB - ANT ，ADR ERRO - ADR ，0 ，0 ，US - IDENT ，STATUS ） ，enable = 1 ，us - idenf 為在CANopen （） 初始化中建立的us - idenf .CAN - id 為數據目標CAN 模塊有關的CAN 數據楨的ID.DATE - ADR 為發送數據模塊的首地址。Date - iog 為發送的數據長度。其最大值為8.如果以CAN - id 為幀地址數據被成功發送則status = 0 ，反之status= 錯誤代碼。其發送數據的流程如下：
寫PCCD 的CAN 總線代碼：
INIT SP for the task
enable = 1
baud- rate = 25
cob-anz = 35
CAN-open （enable ，baud- rate ，cob-ant ，adr （erro-adr） ，0 ，0 ，us-ident ，rc-open）
;Cyclic section of tark
if （rc-open = 0） then
CANwrite （enble ， us-ident ， ＄ # # ， adr （ data-adr） ， 8 ， rcwrite）
If （rc-write > < 1then） ;錯誤處理
endif
enfif
?。?） PCC CAN 總線的讀數據
在PCC 中設置一較高優先級的task 來處理輪尋采集模塊的數據。為降低系統成本和提高采樣的速率。本系統根據軋輥的分布情況采用8 塊張力，2 塊熱電偶采集模塊。每塊模塊可采集6 路信號。實際使用4 路輸入，另外2 路作為備用。采樣精度為10 位。這樣需求20 個CAN- id.其采樣周T = 20 ×task 的（時間片= 1ms） 。其初始化，及函數參數表同CANwrite 其讀過程應限于篇幅也從略。
?。?） 現場采集模塊的構成
如上所述，濕法皮革生產線現場環境惡劣。因此設計高可靠的CAN 總線模塊是生產線正常運行必要保障。其結構框圖如圖4 所示。電路中采用了89C51 芯片。該芯片集成mcs - 51 內核。具有電路10 位A/ D.內建兼容CAN 2. 0B 的CAN 總線控制器。取代系統的分散元件，提高了系統的可靠性。考慮到現場的干擾及PCC 的設備安全，在CAN 總線與CAN 控制的輸出之間采用光電隔離。為CAN 總線的驅動器P82C250.P82C250 是專門用于CAN 總線的收發驅動8 腳芯片，TxD 和RxD 引腳分別發送經驅動后的發送和接收信號；雙絞線介質分別接受CANH ，CANL 引腳。在網絡的末端應注意加上120 終端匹配電阻。防止反射信號對通訊過程的影響?，F場控制器的結構圖如圖5 現場模塊主要完成對0~5V 張力信號的采集，熱電偶mV 信號的采集，現場溫度的采集。mV信與0~5V 信號采用開關切換。D/ A 轉換輸出0~5V 電壓信號控制變頻器。87C591 內含一SJ1000 的CAN 控制器，因此模塊降低外圍器件，也避免SJ1000 與MCS 時鐘同步問題。CAN 的驅動采用P82C520 專用芯片，并且實現控制器與網路的光電隔離。P87C591 是一個單片8 位微控制器，具有片內CAN 控制器SJ1000A.全靜態內核提供了擴展的節電方式，振蕩器可停止和恢復數據，在RM 外部時鐘速率時實500ns 指令周期，片內令6 路10 位AD等其他性能。
6. CAN 通信軟件的設計
（1） CAN 通信協議的確定
由87C591 中的控制器提供了物理層，數據鏈路層。通訊協議的設計主要是基于應用層開展的，通過有效的分配CAN 協議的ID 資源從而完成對各控制住處和數據正確可靠的傳輸。ID 的分配表如下表所示：
（2） 采樣方案的確定
這樣通過有效分配ID 號來保證各種數據的優先級，由于溫度過程時間常數較大可采用較低優先級，張力采樣需要實時采樣，因此采用較高優先級，并且在主站的CAN數據輪詢中安排不同的采樣周期，在PCC 中采樣周期可以通過設定不同的TASK的時間片來控制。溫度采樣控制過程采用IS的TASK，而張力采樣則采用MS的HS級的TASK.
?。?） 現場采集模塊CAN 總線通程序流程
現場模塊采集用接收信息采用中斷方式，根據數據請示信號，采用查詢發送采集信息。在CAN 通信過程中發生中斷還應判斷中斷類型，并依此作一些故障處理，這里從略，需要說明的本現場采集模塊充分利用CAN 控制器四個接收屏驗收濾波器靈活配置，來簡化根據ID的信息分類。
7. 結束語
本系統綜合的PCC 的編程靈活，可靠性高與CAN 總線分布系統的價格與可靠性優勢。它的應用，增強了皮革生產線的柔性與可靠性。降低了成本，本系統應用2003PCC 系列主機，對電力系統，以其他需要高速采集數據的分布系統具有一定的借簽。
