基于步进电机网络化运动控制系统设计

《基于步进电机网络化运动控制系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、国内图书分类号：TM301.2学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文基于步进电机的网络化运动控制系统设计硕士研究生：王晨导师：于刚副教授申请学位：工学硕士学科：机械电子工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2012年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM301.2U.D.C:621DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringDESIGNOFNETWORKEDMOTIONCONTROLSYSTEMOFSTEPPERMOTORCandidate：WangChenSupervis

2、or：AssociateProf.YuGangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要步进电机是工业自动控制领域重要组成部分。网络化是步进电机运动控制系统的重要发展方向。针对传统控制系统的不足和缺陷，

3、基于现场总线和工业以太网的网络化运动控制系统正在迅猛发展，并逐渐成为研究热点。本文是对基于步进电机的网络化运动控制系统进行研究设计。首先，对步进电机的驱动控制方法进行研究，完成了对驱动系统和控制方案的设计，主要包括闭环PI电流控制，微步细分控制技术，加减速模块，轨迹规划，驱动方式和保护电路等；其次，设计了基于Modbus/485总线的网络化运动控制系统。通讯模块应用Modbus协议，通过RS485总线构建主从站网络。基于LabVIEW软件开发了主站的控制软件，并采用DSPTMS320F28027完成了从站软硬件的研究设计；再次，为了获得网络性能和控制性能更好的控制系统，设计了基

4、于CANopen/EtherCAT步进电机网络化控制系统。PC机作为主站，应用TwinCAT软件进行了配置。从站采用浮点型DSPTMS320F28335和从站控制器ESC共同开发完成。应用层采用CANopen协议，构建了EtherCAT主从站通信的网络化运动控制系统。实验测试表明，基于Modbus/485总线的网络化运动控制系统成本低，通信稳定，但带负载能力有限，网络性能较差，10字节数据交换平均延时为13.2ms；基于CANopen/EtherCAT的网络化运动控制系统设计复杂，成本较高，但带负载能力强，网络性能优越，1486字节数据交换平均延时不超过300us。两种基于步进

5、电机的网络化运动控制系统都可以成功实现主从站通信，完成远程组网控制，并且有各自适合的应用场合。关键词运动控制；步进电机；Modbus；RS485；EtherCAT；CANopen-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThesteppermotorisanimportantpartofindustrialautomationcontrolfield.Thenetworkedcontrolsystemisaninevitabledevelopmenttrendofthesteppermotormotioncontrolsystem.Fortheshortcomings

6、anddeficienciesofthetraditionalcontrolsystem,motioncontrolsystembasedonfieldbusandindustrialEthernetnetworksaredevelopingrapidly,andbecomingaresearchhotspotgradually.Thisthesisresearchesthedesignofthenetworkedmotioncontrolsystembasedonthesteppermotor.First,studyonthedriveandcontrolmethodofth

7、esteppingmotor,andcompletethedesignofthedrivesystemandcontrolprogram.Secondly,designthenetworkedmotioncontrolsystembasedonmodbus/485bus.Applythemodbustobuildamaster-slavenetworkthroughtheRS485bus.DevelopthecontrolsoftwarebasedonLabVIEW,andcompletet