刘嘉雄
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摘要：CAN-LINK是汇川公司开发的基于CAN总线的网络协议，本项目阐述以PLC控制技术为基础的CAN-LINK总线伺服系统在自动化生产线上的应用研究，通过对高速数控冲床的应用，实现自动化生产线数据的高速 传输和处理。
关键字：CANLINK总线伺服系统，PLC控制技术，数控冲床
随着我国智能制造的发展，在工业生产中，对智能化的运用也越来越多，高速数控冲床是一种能够使用程序控制和操作的自动化机床，此类操控系统能够通过编码和各种协议加入实现其可控性和数据的高速处理。高速数控冲床在运用中，有着线路简单、造价低、可实时编码等特点，其抗干扰能力强，对自动化的处理速度也更高，能够满足工业生产的各种要求。
而PLC(一种新型可编程代码控制器)就是高速冲压数控大型冲压机床能够实现编程代码自动编写、实时自动调整工作程序的最主要编程控制器,can-link总线伺服系统正是基于此种控制器来实现运作，其主要技术优点是可靠性高、对工作环境的变化适应性强、功能强大、数据处理快速等,大大提高了大型数控高速冲压机床的生产质量和冲床生产工作效率。
1 CAN-LINK总线伺服系统概述
数控系统中采用的内置Plc，已被广泛地应用到大型数控机床等多种工业过程的控制中。数控机床的机械控制运动部分大致可以划分为数字控制和顺序控制两个大部分，其中数字控制主要包括对各个运动坐标位置在主轴上的中心位置连续运动的控制，而顺序控制主要由各个运动坐标进行正/负的反转和副轴启动/反转的停止、换向剪刀、卡盘轴的夹紧和自动松开、冷却、尾架、排屑等各类辅助的机械运动进行了控制。现代化的数控机床系统采用Plc代替动力继电器自动控制系统来自动地完成全部逻辑过程的控制，使得现代数控机床的整体结构更紧凑，功能也更丰富，响应速度和操作可靠性得到了很大的提高。
canlink 网络协议就是一种以网络 can 总线为基础的一种物理层应用网络协议。canlink 总线协议标准是汇川科技股份有限公司根据新的 can2 .0总线模拟协议标准所设计和制定的一种基于 can 总线实时模拟总线协议的应用技术层面。主要适合各种可以在 plc 、变频器、伺服电机控制器等多种产品之间高速进行数据交互控制和高速进行信号交互。CANLINK2.0应用帧类层级帧协议主要定义了远程数据帧、命令数据帧、配置帧、监测数据帧和应用数据帧5种应用帧类的结构。
网络管理主机可以通过远程响应帧进行扫描 can - link 的设备， can - link 的网络系统中的所有设备，必须是可以进行响应的网络管理主机开发出来的远程帧。上电后，网络稳定后，网络主机将通过远程帧对网络中所有设备进行扫描。远程帧可以作为一种网络主机远程地扫描各个网络 canlink 不同的设备，获得各个网络 canlink 不同的设备运行状态的信息;实时命令管理帧和实时配置命令帧都可以作为一个实时管理、配置不同网络;实时监测数据帧可以用来实时监测网络CANLINK不同网络设备状态，数据帧可以用于不同网络设备之间的实时高速数据信息交换。 canlink 通讯协议的网络模式主要支持定时询问/请求应答与定时自动进行数据传输两种网络模式，该通信网络协议本身就是一个开放的通信网络协议，所有支持该通信网络协议的所有设备用户都可同时连接到一个 canlink 通信协议的网络。
2 CANLINK总线在模块化生产系统中应用方案
mps生产管理是目前我国企业模块化设备制造企业的生产管理信息系统的一种具体简称。整个产品 mps 的存储管理系统是由产品上料工件的检测、上料工件的搬运、加工上料的处理、上料工件的装配、存放产品上料的搬运、归档分类产品上料的存储这六个核心功能模块和工作站共同构成的整个 mps 的存储管理系统。在mps主机运行时，单元管理层与生产设备管理层之间的实时数据通信功能是整个生产系统高效(有序正常工作的重要关键)由于现场检测信息量大，能否及时准确地采集获取整个生产操作过程条件中的重要信息对生产上位机来说至关重要。我们通过利用can现场通信总线两种技术应用来有效解决了在mps网络中的实时现场通信总线问题，MPS通信网络系统如图1所示。
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每个控制模块上的工作站均分别设置了具有plc两个控制器对各一个模块上的工作站系统进行独立编程控制，其中各控制器上的主板和单元器件型号分别为:H2U-3232MR。各个主站plc本从站模块上分别安装一个h2u-can-bd总线通讯控制卡，通过安装canlink现场监控总线系统的从线主站管理模块，将其余五个从站模块上的工作站系统设置为从线主站管理单元。构成形式canlink现场通信总线链路控制与网络通信总线链路控制系统。并通过此种bcanlink作站系统解决方案的主要硬件及相关软件综合设置将mps各两个模块间的工作站系统链接到一起来，以便于实现对整个mps模块系统的高速的无线数据网络传输和高速数据处理过程控制。
3 CANLINK网络配置
系统通过以下步骤完成CAN-LINK网络的配置
1.通过autoshop就可以直接完成can-link每个网络的组态，定义所有需要在此进行数据交换的网络数据。
2. 把配置信息下载到H2U或H1U系列PLC中。
3. 所有诸如plc等其他类的可编程器和网络设备都必须按照其中规定的工作方式才能启动其在can-link这个网络的所有功能，若非特别详细说明，h1u/h2u这一系列的可扩展网络模块一般都会默认为它将会自动启用其在can-link这个网络中的功能，不一定可能需要特别的程序设置。并且，在一个完全具有基于can-link管理配置的plc中，需要每个使用者必须通过一个新的用户程序命令来重新启动基于can-link的一个网络管理配置。
在完成系统的硬件配置后，通过AutoShop软件在主站PLC中进行CANLINK3．0配置。建立工程后，在“工程管理”中双击“CAN网络配置”即可打开CANLINK配置表。首次进入配置，则直接进入“CANLINK3．0”窗口；如果已存在配置信息，则跳过向导进入“CANLINK3．0”配置主界面。在设置过程中，网络波特率必须选择与各站通讯卡设置一致，否则不能通讯，所以网络波特率必须选择为500kbps。然后逐一添加各个从站设备，同时设置每个从站的状态码寄存器和从站启停元件。网络负载控制在75％以下，心跳负载控制在10％以下，属于正常范畴。
4 系统通讯程序设计
系统通讯程序分成两部分：系统网络数据链接程序和系统功能程序。
系统网络数据链接程序结合CANLINK网络配置，对传送的数据进行读取或写入。在主站1号站中，编写的系统网络数据链接部分程序如图5所示。canlink3.0具有重新掉站后自动上线进行重新互连的基本特点，即从一个新网站重新掉到主站后，会自动上线进行网络检测接入网络，在一根移动通信线路上的检测电缆正常后自动上线进行网络接入检测网络，主站在自动检测连接到所有掉站从一个站重新上线进行网络接入后，会自动将接入网络上所有相应的网络寄存器数据进行实时修改和自动恢复。plc还提供了一种方法可以通过直接检查网络寄存器的错误值方法来直接判断一个网络内部一个掉线网站的运行情况。
系统功能程序，主要是根据各站的控制要求进行编写，并将网络通讯的数据进行应用，实现自动化生产线上各工作站单元之间的协调工作，并且可以配合上位机进行工作，达到整个系统的可靠性控制。这里就不一一列出各站的功能程序。
5 伺服系统构建
伺服电机控制传动系统中所采用的电机是一种国际典型闭环控制传动系统，它不仅具有自动停机启动暂停控制特性好、定位精度高、响应延迟时间快、运行稳定、过载抵抗能力强等多大优势，适合对各种生产线设备进行高速低精度的机械运动控制。通过这种自动触摸屏我们也就可以自动分别设置某一运动阶段物体运动的各个特定阶段运动速度的数值和运动位移速度数量，plc将实时给定的各个运动阶段速度的数值和运动位移速度数量分别转换成一为频率相应的运动脉冲控制信号并发送到一台伺服电机驱动器，伺服驱动器把实时给定的运动脉冲控制信号和运动编码器中实时反馈的运动脉冲控制信号频率进行相互比较，输出一个频率相应的运动控制脉冲电压给该信号，伺服驱动电机则在该信号脉冲控制电压和该信号的相互控制下自动输出一定频率角度的速度和角位移，带动整个运动控速机构，从而直接达到了精准的运动控速及对部件精确定位的控制目标。
6 CANLINK的网络组态
CAN-LINK网络组态有两种方式，绘图式、填表式或指令编写。绘图式比较直观，填表式即较为简单，指令编写即需要用户用CANTX编写满足CAN-LINK配置帧的用户程序。以下简单介绍一下绘图式，更详细的操作请参见AUTOSHOP软件使用说明。
在AUTOSHOP软件中，点击新建CAN-LINK网络，系统将出现一条CAN-LINK总线，然后增加设备，把需要组成CAN-LINK网络的设备拖进来，若系统中没有该设备，可以增加其它设备。CAN-LINK网络如图1。
图1CAN-LINK网络拓朴示意图
在称为can-link的一个网络管理系统中，需要给每个用户系统指定一个用于网络系统管理的一个主机，网络系统管理的这个主机通常定义是plc。当然，若其它的网络设备已经开始支持使用can-link来进行用户网络安全管理，也许我们可以自己用来指定这些网络设备是否作为一个进行用户网络安全管理的虚拟主机。
接着我们要先开始设定每台移动机器的文件地址，注意，该文件地址必须与一个新的物理文件地址相同，即必须与一个使用拨码控制开关的物理地址或者必须是通过其他网络手段可用来直接设定的物理地址相同，can-link一个网络目前只需要能够同时支持6位元的二进制文件地址，网络最大至少可以同时支持64台移动设备。
设定服务寄存储容器使用地址后，设定每台网络服务对象设备所用的需要用户提供的服务寄存器，每条中的服务对象信息主要内容包括:提供本机网络服务的主要内容和服务寄存器的用户数量，服务设备对象的工作站点编号，服务设备对象在本机网络中每次存储该服务寄存器的一个起始期和地址，服务对象信息在本机网络中每次发送的一个间隔期和持续时间。
在配置工作完成后，把配置的相关信息一并下载至所指定的网络管理主机。
结束语
在高速数控冲床中应用canlink总线伺服系统，可以大大的优化数据处理的网络，增强其数据处理能力，提高工业产品的可靠性，随着科技的进步以及canlink网络系统的进一步完善，后续将实现更多领域的开发和运用，实现其长远发展。
参考文献
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