基于CAN总线的ELMO伺服运动控制系统

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1、基于CAN总线的ELMO伺服运动控制系统2008-10-318:58:00　喻刚，舒志兵　供稿摘  要：基于CAN总线的运动控制系统广泛的应用于军事及民用工业领域。本文介绍了运用以色列Elmo伺服及其CAN总线技术实现的交流伺服运动控制系统，具体设计了整个控制系统的各个部分及其内部模块。从硬件与软件两方面将其与一般的CAN总线控制系统相比较，体现出该系统各方面的特点与优势。关键词：Elmo伺服 CAN总线 模块化设计Elmo Servo Motion Control System Based on CAN busYu gang , Shu zhibingAbstract: M

2、otion control system based on CAN bus are widely used in civil and military industries.In this paper,the Elmo Servo motion control system made in Israel based on CAN bus is introduced.Each part of the system and its modules are introduced in detail.Hardware and software of the system is ana

3、lyzed compared to commonly CAN motion control system.Its characteristics and advantages are expressed through the comparing.Keywords: Elmo Servo CAN bus modularization designing1 引言　　CAN现场总线是80年代末由德国Bosch公司为公共汽车系统设计的现场总线，是迄今为止唯一成为国际标准的现场总线，也是公认的全球范围内最具前途的现场总线之一。CAN现场总线最初用于汽车监控系统，由于CAN总线系统的特

4、性，后来CAN总线广泛的应用于过程工业，机械工业，纺织工业，农用机器，机器人，数控机床，医疗器械及传感器等领域。1999年，6千万个CAN总线控制器投入使用，2000年市场销售超过一亿个现场总线器件[1]。　　本文介绍了南京工业大学运动控制研究所设计的一种基于CAN总线和以太网的Elmo伺服运动控制系统及其设计。该产品由以色列Elmo公司提供包含技术：模拟功率转换，基于电流回路控制的ASIC，DSP和处理器—数字驱动器，总线结构—数字驱动器，第三代运动控制编程语言Elmo Studio。硬件上采用以色列ELMO公司的MASETRO、英国TRIO公司的MC206多轴控制器、泉毅

5、公司PWS6600C-S和BAS-3/230系列交流伺服驱动器设计[2]。现在ELMO拥有广泛的应用领域：半导体，医疗，电子产品，包装机械，线性电机，材料处理，木材切割，机器人，军事和航空，实验室自动化。这里，Elmo伺服运动控制系统主要作为基于CAN总线的交流伺服实验平台应用于南工大总线运动控制实验以及伺服特性实验中。2 标准CAN总线控制系统设计　　CAN是一种串行通信总线，采用CAN2.0A或2.0B通信标准，广播式通信方式，多主结构，无损仲裁，有完善的错误检测机制，自动重发机制。　　CAN具有技术先进、可靠性高、成本合理的特点，但CAN协议本身并不完整。其定义了数据链

6、路层和部分物理层，为网络中的CAN节点提供了一种广播式报文分帧传输通道，其流量控制、节点地址分配、通讯建立等具体内容需要使用者自己实现，因而需要建立应用层协议。当前国外流行的CAN总线分布式运动控制系统应用层协议主要标准有：CANopen协议，DeviceNet和SDS。国内主要标准有iCAN等，在国内已实现400万个节点[3]。　　按照CAN总线协议，CAN总线可以是任意拓扑结构的，但一般来说，CAN总线主要采用图1所示的4种拓扑结构。图1 CAN总线的4种拓扑结构　　基于CAN总线的运动控制系统如图2所示，有两个显著的特点，第一是其控制对象为伺服运动控制对象，第二是其网络

7、化控制器包括CAN总线通信媒介和CAN控制器节点两部分。图2 基于CAN总线伺服运动控制系统结构　　硬件上采用PHILIPS的SJA1000独立CAN控制器，PCA82C250通用CAN收发器，为了保证总线传输质量，提高抗干扰能力，可以在SJA1000和PCA82C250之间加接两个高速光耦，一般使用6N137[4]。SJA1000控制器支持CAN2.0B底层通信协议,CANopen或Device Net等应用层通信协议。最简单的硬件电路如图3所示。通过制定简单的通信协议之后，便可以构成简单的CAN总线