基于B&R(贝加莱)PCC的工业以太网硅钢片横剪机控制系统设计和实现

摘要

PCC（Programming Computer Controller）是奥地利贝加莱公司提出的新一代控制系统，由于采用分时多任务操作系统及具有支持高级语言编程等功能，控制灵活，能完成常规PLC（Programming Logic Controller）难以实现的复杂控制，有着很大的优越性。目前已在工业控制领域得到广泛地应用。 随着工业控制要求的不断提高，工业以太网以它特有的速度快、功能强、稳定可靠等优点，已成为工业控制应用领域中一个令人注目的研究热点，显示出良好的发展前景。然而，由于目前市场上的工业以太网产品种类繁多，标准不一，严重阻碍了工业以太网的发展。贝加莱工业以太网Ethernet Powerlink是国际标准IEC61158和IEC61784-2中的一种，并且由EPSG组织专门负责该网络的维护和推广，为其在工业控制中的应用打下了良好的基础。 本论文以贝加莱PCC和Ethernet Powerlink为基础，开展了硅钢片横剪机控制系统的研究。硅钢片横剪机是一台较为复杂的机器，其进料系统，宽度调节系统和堆料系统都对控制系统提出了较高的要求。针对该课题，本论文主要完成了以下几方面的工作： 首先，完成了硅钢片横剪机控制系统的硬件平台设计。本论文简要分析了目前市场上流行的几种工业以太网的优缺点，根据机器对控制网络的要求，选择了合适的工业以太网——Ethernet Powerlink，并对Ethernet Powerlink的工作原理进行了简单的描述。由于机器控制轴数多且工艺复杂，本论文选择贝加莱PCC系统作为其主控平台，以实现复杂控制。在控制网络和主控平台已经确定的基础上，论文完成了机器进料系统，宽度调节系统，堆料系统和旋转头控制系统的硬件设计，并根据机器I/O点分散的特点，选择基于X2X 技术的卡片式I/O模块X20来实现对机器离散量的控制。整个控制系统的硬件平台由此确定。 其次，完成了基于以上硬件平台的控制程序的设计。由于贝加莱PCC采用分时多任务操作系统，控制程序采用模块化的设计，用不同的程序实现不同的功能，并对其重要程度采用不同的循环扫描周期，如：轴控制程序、手动模式控制程序、自动模式控制程序、进料系统算法程序、堆料系统控制程序等；同时贝加莱PCC支持IEC61131-3和高级语言，控制程序用梯形图实现机器简单的逻辑控制，用ANSI C语言实现复杂的轴运动控制和算法。并且在此基础上设计了通俗化的人机界面。整个控制程序经过实践检验，达到设计要求。 最后，用PI控制算法完成了对机器进料系统，宽度调节系统和堆料系统的运动控制系统的设计，通过实践检验，控制器满足设计要求。