CANOpen总线与软PLC在MPS中的应用
C8051F040集成的CAN控制器是Bosch全功能CAN模块，在编写收发函数时，首先初始化邮箱，然后是发送信息函数和接收信息函数。滤波的时候只要把滤波地址放到对应的一个邮箱去，这样就使一个接受邮箱对应一个滤波地址。对象字典在程序中是以数组形式实现的，另外为了在监测软件上读出PDO映像的实时数据，这就需要开辟实时数据的存储区，然后在程序中进行询问。
3.3系统的连接与配置
对于从站模块CANopen协议的开发与调试,采用了德国PEAK公司的CANopen开发系统,硬件包括PCI和USB接口的CAN卡,上位机软件是PCANopen Magic Pro3.0专业开发版,很好的实现了对CANopen网络节点的配置、分析和实时监控。
调试时,采用的通讯结构如图1所示,在PC机中安装USB-CAN卡和PCANopen Magic Pro3.0软件,构成监控调试节点, 与从站进行通讯。应用I/O从站通过上位机PCAN-PCI卡构建了基于CoDeSys软PLC的分布式I/O控制系统。总线上挂接9个从节点，分别于MPS系统的模块单元连接。I/O从站的输出与MPS系统的输出相连，使MPS系统接受控制指令；I/O从站的输入与MPS系统的输入相连，接受MPS系统的传感器信号。
系统通过总线连接后,还需要对CoDeSys软PLC进行配置，如图4所示。配置工作包括安装系统支持的PCAN-PCI卡的驱动(由3S提供),加载从站设备的EDS文件,设置CAN相关通讯参数 (如波特率,本系统设置为250kbps),设置CANopen协议的相关参数(如从站ID号、启动方式、心跳报文时间等)。
图 4 软PLC配置监控界面
4 软PLC编程及对MPS控制
以上完成了总线连接和软PLC的配置工作，下面编写软PLC的程序来控制MPS系统的模块单元。在MPS系统的9个模块中，以加工单元较为复杂，由于篇幅的关系，这里只介绍加工单元这一模块的控制方法，其他单元类同。
如图5所示，加工单元软PLC控制程序流程。
如表1所示，加工单元的IO详细列表。
在CoDeSys软PLC上，主程序使用SFC顺序功能图语言，在每一步里的具体程序以及转换条件使用ST指令表语言。这样使得程序很容易编写，也很容易看懂。
由此编写控制程序。程序开始进入初始化状态，钻头停转，钻台在上行位，使工件放松。在程序上分别使得O3_04=1，O3_05=1，O3_01=0，O3_02=0，O3_03=0，O3_06=0。进入下一步的条件是钻台在最上，工件已放松。即I3_04=1，I3_02=1。
然后进入下一步，这一步要是转盘旋转，工件放松，O3_02=1，O3_05=1，O3_04=0，然后进入下一步，转换条件是转盘转至正位90度，即I3_01=1。
表1 加工单元IO列表
第三步转盘停转，放松工件，O3_02=0，O3_05=1，检测条件有新工件放入I3_00=1。
第四步转盘旋转，放松工件，O3_02=1，O3_05=1，检测条件延时1秒已到，转至正位90度I3_01=1。
然后，同时进入第五步和第九步。第五步转盘停转，加紧工件，O3_02=0，O3_05=0，检测条件工件已加紧，I3_03=1。进入第六步，钻头旋转，转台下行，加紧工件，O3_01=1，O3_03=1。如果下行到位I3_05=1，进入到第七步，钻头停转，转台上行，加紧工件，O3_04=1，O3_01=0，O3_03=0。如果检测到上行到位I3_04=1，进入到第八步，放松工件，停止转台上行O3_05=1，O3_04=0。与第五步同时进行的第九步检测缸伸出，O3_06=1。如果伸出到位I3_07=1，进入到第十步检测缸缩回O3_06=0，检测条件是缩回到位I3_06=1 (检测合格)；计时3秒已到Q0.0=1 (检测不合格)，延时一段时间。最终两条同时进行的线路，检测条件I3_04=0，然后返回第四步。至此完成软PLC对加工单元的控制。
图 5 软PLC控制程序流程
5结束语
应用C8051F040单片机自行开发了基于CANopen协议的I/O从站,实现了与CoDeSys软PLC的组网通讯,最终通过软PLC控制了MPS系统。同时验证了信息传递的可靠性、准确性和实时性。
参考文献
[1]CiA DS-301,Version 4.0,June 16 1999.
[2]CiA DSP-401,Version 1.4,Dec 1996.
[3]CANopen high-level protocol for CAN-bus H.Boterenbrood NIKHEF,March 20,2000
[4] C8051F040混合信号ISP FLASH 微控制器数据手册，潘琢金 译，Rev 1.4 2004.12
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