摘要：天津賽象公司制造的六角形鋼絲圈聯(lián)動(dòng)線采用的是貝加萊控制系統(tǒng)。文中對(duì)貝加萊控制系統(tǒng)的編程軟件、人機(jī)界面、伺服系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)的工作特點(diǎn)、參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。該系統(tǒng)的應(yīng)用使設(shè)備控制水平得到提高。

      當(dāng)前輪胎公司對(duì)輪胎設(shè)備生產(chǎn)自動(dòng)化及過(guò)程自動(dòng)化控制要求越來(lái)越高， 輪胎公司要生產(chǎn)高質(zhì)量輪胎， 要提高工廠管理的自動(dòng)化， 要求實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸， 要求定位精度的提高， 要求遠(yuǎn)程診斷功能， 都對(duì)設(shè)備控制系統(tǒng)提出了更高的要求； 貝加萊工業(yè)自動(dòng)化有限公司，提供了一些面向生產(chǎn)自動(dòng)化及過(guò)程自動(dòng)化的控制產(chǎn)品及完整的解決方案。貝加萊公司的產(chǎn)品已經(jīng)用于六角形鋼絲圈擠出聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線、方斷面鋼絲圈擠出聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線、裁斷機(jī)生產(chǎn)線等輪胎設(shè)備。下面以六角形鋼絲圈擠出聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線為例對(duì)貝加萊系統(tǒng)的特點(diǎn)簡(jiǎn)單作一些介紹。

      六角形鋼絲圈擠出聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線的配置： 控制部分選用B&R Power Panel 200 系列，完成主控及顯示工作（TFT 真彩，VGA 顯示，256 色，10.4 in 觸摸屏）；伺服系統(tǒng)選用B&R ACOPOS高精度全數(shù)字伺服， 使用高速實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)POWERLINK 控制伺服運(yùn)行； 遠(yuǎn)程采用接線簡(jiǎn)單的CAN 通訊協(xié)議。系統(tǒng)配置圖如圖1 所示。下面分別介紹一下編程軟件、PCC（ 可編程計(jì)算機(jī)控制器）、ACOPOS 高精度全數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)、通訊網(wǎng)絡(luò)。

1 編程軟件B&R Automation Software

      現(xiàn)在大多數(shù)工控設(shè)備上要完成顯示功能、控制功能都要用相應(yīng)的軟件來(lái)完成， 如工控機(jī)軟件、組態(tài)軟件、人機(jī)界面軟件、PLC 邏輯軟件、伺服控制軟件， 這么多軟件同時(shí)應(yīng)用在一臺(tái)設(shè)備上對(duì)設(shè)備的前期開(kāi)發(fā)和后期維護(hù)帶來(lái)了不便。

圖1 系統(tǒng)配置圖

      貝加萊公司推出了Automation Software軟件， 它提供了統(tǒng)一的編程、透明的通訊方式和清晰的診斷界面， 簡(jiǎn)化了項(xiàng)目的規(guī)劃、配置、編程、文檔和診斷， 其中的常規(guī)功能和自動(dòng)化組件保證了工作的有效性， 并除去了不必要的界面，實(shí)現(xiàn)了“一個(gè)工具，多個(gè)目標(biāo)”。

      Automat ion Software 軟件平臺(tái)具有豐富的函數(shù)庫(kù)， 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)中的所有功能塊可以用任意一種語(yǔ)言來(lái)調(diào)用， 也可以在庫(kù)管理器中添加新的庫(kù)。軟件還嵌套了方便的測(cè)試工具， 如項(xiàng)目檢測(cè)、LAD 監(jiān)視、PV 變量檢測(cè)（ 包括強(qiáng)制模式）、實(shí)時(shí)軌跡追蹤和源代碼調(diào)試。該軟件將內(nèi)容豐富的幫助系統(tǒng)集成在軟件中， 提供了項(xiàng)目創(chuàng)建過(guò)程的所有幫助， 為了編程的方便提供了梯形圖、語(yǔ)句表、流程圖、Basic、C 等編程語(yǔ)言。

      另外，軟件中的Visual Component，人機(jī)界面部分可以和控制程序部分一同編寫(xiě)、測(cè)試。由于所有部件充分地集成在一起， 可以明顯提高工作效率。所有任務(wù)被存儲(chǔ)在一個(gè)項(xiàng)目中，Visual Component 以完全圖形化的方式來(lái)生成可視化界面， 定義硬件， 畫(huà)圖， 插入位圖， 配置輸入和輸出。界面圖像可以使用圖像編輯器完成。

2 人機(jī)界面系統(tǒng)B&R Panel System

      貝加萊的Panel System 有三種： ① Panel ware： 是模塊化面板功能； ② 工業(yè)級(jí)PC： 它帶有標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)， 是可編程控制的操作和顯示終端； ③ Power Panel（ 如圖2 所示）：它適應(yīng)于小型與中型機(jī)械與系統(tǒng)， 包含了操作面板和控制器， 六角形鋼絲圈擠出聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線就是使用的該產(chǎn)品， 下面對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)介紹。

      B&R 的Power Panel 200 系統(tǒng)是集控制、驅(qū)動(dòng)、操作界面和通訊于一體的控制設(shè)備， 用戶可以根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的需要進(jìn)行靈活的模塊化擴(kuò)展。PCC 可編程計(jì)算機(jī)控制器， 是對(duì)傳統(tǒng)PLC 功能的極大提升, 其組網(wǎng)的靈活性、系統(tǒng)平臺(tái)的開(kāi)放性以及智能性可使復(fù)雜的控制項(xiàng)目得以完美的實(shí)現(xiàn)， 在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

Power Panel 200 系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)：

Intel based 266 MHz 處理器；

最大64 MB SDRAM；

TFT 液晶顯示屏（10 in）；

自帶Ethernet 10/100 通訊接口；

自帶RS232 串行通訊接口；

2×USB（可以選配軟驅(qū)或打印機(jī)）；

Flash 插槽（可以外接存儲(chǔ)卡）；

無(wú)風(fēng)扇，采用DC24V 供電；

實(shí)時(shí)時(shí)鐘；

      aPCI 擴(kuò)展槽（CAN 總線、X2X I /O 擴(kuò)展、ETHERNET Power Link 擴(kuò)展等）。

      項(xiàng)目的控制任務(wù)和本地的人機(jī)界面任務(wù)均在Power Panel 200 系統(tǒng)中運(yùn)行， 其可以通過(guò)靈活的現(xiàn)場(chǎng)總線（CAN、X2X、ETHERNET Powerlink）分別與伺服系統(tǒng)、I /O 擴(kuò)展站等相連接。同時(shí)Power Panel 200 又可以通過(guò)自帶的以太網(wǎng)口和其他的B&R 面板相連。

      貝加萊公司的PCC 主要特點(diǎn)是：可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)， 對(duì)所有I /O 接口電路均采用光電隔離，有效地抑制了外部干擾源。

3 B&R Motion System

      伺服系統(tǒng)選用B&R ACOPOS 高精度全數(shù)字伺服，使用高速實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)POWERLINK 控制伺服的運(yùn)行。

      貝加萊電機(jī)反饋采用了光電正弦編碼器（ENDAT）， 它匯集了增量編碼器與絕對(duì)編碼器的優(yōu)點(diǎn)，還補(bǔ)償了這兩類編碼器的缺點(diǎn)。

      ENDAT 編碼器系統(tǒng)具有非易失的、不需維護(hù)的電路板EEPROM 數(shù)據(jù)寄存器，操作驅(qū)動(dòng)器所需要的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在這里， 減少了調(diào)試和維修的次數(shù)。

      六角形鋼絲圈擠出聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線正是采用了ENDAT 編碼器的優(yōu)點(diǎn)， 不但減少了接近開(kāi)關(guān)傳感器的數(shù)量而節(jié)約了成本，又提高了定位的精度。

4 通訊網(wǎng)絡(luò)

      六角形鋼絲圈擠出聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線伺服用的是B&R ETHERNET Power Link 實(shí)時(shí)以太網(wǎng)總線，I/O 點(diǎn)用的是CAN。下面分別介紹一下這兩種通訊網(wǎng)絡(luò)。

4.1 ETHERNET PowerLink 實(shí)時(shí)以太網(wǎng)總線介紹

      ETHERNET Powerlink 是第一個(gè)可靠的、開(kāi)放的實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓I(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)。系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)如下：

標(biāo)準(zhǔn)快速以太網(wǎng)：100Mbps；

標(biāo)準(zhǔn)雙絞線；

拓?fù)錇樾切突驑?shù)型；

網(wǎng)段長(zhǎng)度100 m；

網(wǎng)絡(luò)時(shí)滯 < 1μs；

循環(huán)時(shí)間 < 200μs（ 站點(diǎn)數(shù)為10 時(shí)<500μs）；

實(shí)時(shí)循環(huán)時(shí)間可設(shè)定。

      該總線主要應(yīng)用在那些數(shù)據(jù)交換量大， 對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高的場(chǎng)合。結(jié)合六角形鋼絲圈擠出聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線的實(shí)際特性， 要求1 臺(tái)主機(jī)帶3臺(tái)從機(jī)作速度和位置同步。由于PowerLink具有網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)， 可以使4 個(gè)伺服軸在0.5 ms 的循環(huán)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行位置和速度同步， 同步精度極高。從而使六角形鋼絲圈擠出聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線生產(chǎn)的鋼絲圈質(zhì)量得到提高。

4.2 局域網(wǎng)CAN

      控制器局域網(wǎng)CAN（Control Area Network）屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，它是一種在自動(dòng)化領(lǐng)域廣泛使用的多線路協(xié)議和有效地支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制地串行通訊網(wǎng)絡(luò)。

      CAN 的主要特點(diǎn)有： 多主站依據(jù)優(yōu)先權(quán)進(jìn)行總線訪問(wèn)， 無(wú)破壞性的基于優(yōu)先權(quán)的仲裁，借助接收濾波的多地址幀傳送， 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求，配置靈活， 全系統(tǒng)數(shù)據(jù)相容， 錯(cuò)誤檢測(cè)和出錯(cuò)信息， 發(fā)送期間若丟失仲裁或由于出錯(cuò)而遭敗壞的幀可自動(dòng)重發(fā)送， 暫時(shí)錯(cuò)誤和永久性故障節(jié)點(diǎn)的判別以及故障節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)脫離。

      六角形鋼絲圈擠出聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線的I /O 點(diǎn)就是采用的CAN 通訊， 是由PP220 自帶的CAN口和EX470 進(jìn)行通訊。

5 小結(jié)

      通過(guò)貝加萊系統(tǒng)在六角形鋼絲圈擠出聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線的實(shí)際應(yīng)用， 加深了對(duì)貝加萊系統(tǒng)的進(jìn)一步了解， 同時(shí)使六角形鋼絲圈擠出聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線的控制精度得到了提高， 解決了對(duì)跳步位置、跳步長(zhǎng)度的設(shè)定等問(wèn)題， 使六角形鋼絲圈擠出聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線生產(chǎn)的鋼絲圈的質(zhì)量得到了提高。

參考文獻(xiàn)：

[1] 齊蓉，肖維榮. 可編程計(jì)算機(jī)控制器高級(jí)技術(shù).

[2] 貝加萊. B&R ACOPOS 技術(shù)入門.

[3] 貝加萊. B&R PanelSys tem.

作者簡(jiǎn)介：

      韓永剛， 男， 電氣工程師， 畢業(yè)于太原重型機(jī)械學(xué)院，畢業(yè)后一直從事自動(dòng)化工作。