CANOpen總線與軟PLC在MPS中的應用
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C8051F040集成的CAN控制器是Bosch全功能CAN模塊，在編寫收發函數時，首先初始化郵箱，然后是發送信息函數和接收信息函數。濾波的時候只要把濾波地址放到對應的一個郵箱去，這樣就使一個接受郵箱對應一個濾波地址。對象字典在程序中是以數組形式實現的，另外為了在監測軟件上讀出PDO映像的實時數據，這就需要開辟實時數據的存儲區，然后在程序中進行詢問。
3.3系統的連接與配置
對于從站模塊CANopen協議的開發與調試,采用了德國PEAK公司的CANopen開發系統,硬件包括PCI和USB接口的CAN卡,上位機軟件是PCANopen Magic Pro3.0專業開發版,很好的實現了對CANopen網絡節點的配置、分析和實時監控。
調試時,采用的通訊結構如圖1所示,在PC機中安裝USB-CAN卡和PCANopen Magic Pro3.0軟件,構成監控調試節點, 與從站進行通訊。應用I/O從站通過上位機PCAN-PCI卡構建了基于CoDeSys軟PLC的分布式I/O控制系統。總線上掛接9個從節點，分別于MPS系統的模塊單元連接。I/O從站的輸出與MPS系統的輸出相連，使MPS系統接受控制指令；I/O從站的輸入與MPS系統的輸入相連，接受MPS系統的傳感器信號。
系統通過總線連接后,還需要對CoDeSys軟PLC進行配置，如圖4所示。配置工作包括安裝系統支持的PCAN-PCI卡的驅動(由3S提供),加載從站設備的EDS文件,設置CAN相關通訊參數 (如波特率,本系統設置為250kbps),設置CANopen協議的相關參數(如從站ID號、啟動方式、心跳報文時間等)。
圖 4 軟PLC配置監控界面
4 軟PLC編程及對MPS控制
以上完成了總線連接和軟PLC的配置工作，下面編寫軟PLC的程序來控制MPS系統的模塊單元。在MPS系統的9個模塊中，以加工單元較為復雜，由于篇幅的關系，這里只介紹加工單元這一模塊的控制方法，其他單元類同。
如圖5所示，加工單元軟PLC控制程序流程。
如表1所示，加工單元的IO詳細列表。
在CoDeSys軟PLC上，主程序使用SFC順序功能圖語言，在每一步里的具體程序以及轉換條件使用ST指令表語言。這樣使得程序很容易編寫，也很容易看懂。
由此編寫控制程序。程序開始進入初始化狀態，鉆頭停轉，鉆臺在上行位，使工件放松。在程序上分別使得O3_04=1，O3_05=1，O3_01=0，O3_02=0，O3_03=0，O3_06=0。進入下一步的條件是鉆臺在最上，工件已放松。即I3_04=1，I3_02=1。
然后進入下一步，這一步要是轉盤旋轉，工件放松，O3_02=1，O3_05=1，O3_04=0，然后進入下一步，轉換條件是轉盤轉至正位90度，即I3_01=1。
表1 加工單元IO列表
第三步轉盤停轉，放松工件，O3_02=0，O3_05=1，檢測條件有新工件放入I3_00=1。
第四步轉盤旋轉，放松工件，O3_02=1，O3_05=1，檢測條件延時1秒已到，轉至正位90度I3_01=1。
然后，同時進入第五步和第九步。第五步轉盤停轉，加緊工件，O3_02=0，O3_05=0，檢測條件工件已加緊，I3_03=1。進入第六步，鉆頭旋轉，轉臺下行，加緊工件，O3_01=1，O3_03=1。如果下行到位I3_05=1，進入到第七步，鉆頭停轉，轉臺上行，加緊工件，O3_04=1，O3_01=0，O3_03=0。如果檢測到上行到位I3_04=1，進入到第八步，放松工件，停止轉臺上行O3_05=1，O3_04=0。與第五步同時進行的第九步檢測缸伸出，O3_06=1。如果伸出到位I3_07=1，進入到第十步檢測缸縮回O3_06=0，檢測條件是縮回到位I3_06=1 (檢測合格)；計時3秒已到Q0.0=1 (檢測不合格)，延時一段時間。最終兩條同時進行的線路，檢測條件I3_04=0，然后返回第四步。至此完成軟PLC對加工單元的控制。
圖 5 軟PLC控制程序流程
5結束語
應用C8051F040單片機自行開發了基于CANopen協議的I/O從站,實現了與CoDeSys軟PLC的組網通訊,最終通過軟PLC控制了MPS系統。同時驗證了信息傳遞的可靠性、準確性和實時性。
參考文獻
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[4] C8051F040混合信號ISP FLASH 微控制器數據手冊，潘琢金 譯，Rev 1.4 2004.12
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