基于CAN总线的三轴数控系统设计.pdf

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1、万方数据·控制与检测-组合机床与自动化，ju-r技术文章编号：1001—2265(2007)01—0050—04基于CAN总线的三轴数控系统设计水王宝仁h一，张承瑞“，王科6(1．山东大学a．控制科学与工程学院．b．机械工程学院，济南250061；2．山东科技大学机电工程学院，青岛266510)摘要：提出了一种伺服系统分布式控制方案，数控装置和伺服电机驱动器之间采用CAN总线连接，构成现场级的分布式运动控制网络，以实时通讯方式代替传统的并行模拟／脉冲信号，实现伺服系统的闭环控制。文章首先对CAN总线的伺服电机驱动器设计

2、、CAN总线运动控制卡设计等关键问题进行了比较详细的论述，然后将该系统用于高速模具雕刻机进行实验。实验结果证明该系统具有良好的运动控制性能，运行速度、轮廓控制精度和定位误差均达到模具雕刻机设计要求。关键词：CNC；伺服系统；CAN总线；分布式控制中图分类号：TP273文献标识码：AADesignofCANBusBased3-axisCNCSystemWANGBao．renl8”，ZHANGCheng．rui6，WANGKe6(1．a．SchoolofControlScience&Engineering；b．School

3、ofMechanicalEngineering，ShandongUniversity，Ji—nan250061，China；2．ShandongUniversityofScience&Technology，Qingdao266510，China)Abstract：Adistributioncontrolschemeusedforservosystemispresented，CANbusisemployedtOcon-necttheservostoCNCinthescheme，andtoconstructafield-b

4、usnetwork．Thusthetraditionalinterfacewithparallelanalog-signalsorpulse-signalsisreplacedbyrealtimecommunication，andtheservosarecontrolledbymeansofnetwork．ThedesignsofCANbusbasedservomotordriverandmotioncontrolcardarediscussedindetail．Asexperiments，thesystemisins

5、talledinahigh-speedsculpturemachine，andtheexperimentresultsprovethatthesystemhasagoodperformanceinmotioncontrol，andtherunspeed，thecontourprecisionandtheposition-settingerrorsatisfiedalltherequirementsofthesculpturemachine．Keywords：CNC；servosystem；CANbus；distribu

6、tioncontr01O引言传统伺服电机驱动器的控制信号普遍采用模拟电流、电压或脉冲序列，在与数控装置连接时需要专门的运动控制接口卡，采用多条并行信号线，布线繁琐，维护困难。随着计算机技术、网络技术的飞速发展，数控系统的体系结构向着开放式、PC化、模块化、软件化、网络化、智能化等方向发展¨引，因此传统伺服系统的接口方式与开放式数控系统标准化、模块化、网络化要求之间的矛盾日益凸现，通过现场总线实现伺服电机网络化控制的方案势在必行一圳。基于网络的运动控制具有连线少、可靠性提高、易于扩展维护、高效、灵活等优点。从国外现状来看

7、，基于现场总线的数控系统已经出现，如西门子公司的SINUMERIK802D系统，通过现场总线PROFIBUS—DP将驱动器、输入输出模块连接起来；ORMECSystems将IEEE1394b在其新的SMLC控制器和ServoWire⑩SD系列伺服驱动器中的应用；Rexroth公司的部分伺服驱动器产品也提供SER．COS接口卡等等。国内外也有部分学者在这方面展开了研究，设计收稿日期：2006—10—12t基金项目：国家自然科学基金项目(50675123)；教育部博士点基金项目(20040422026)作者简介：王宝仁(1

8、967一)，男，山东潍坊人，山东科技大学机电学院副教授，博士研究生，主要从事运动控制、数控机床、机器人等方面的研究(E—mail)brenwang@163．CORI。万方数据2007年第1期·控制与检测·了多种类型的伺服驱动器接口卡口‘11

9、。而开放式数控要真正实现“开放”，实现人们向往的“一网到底”、彻底的分散、全数字化控制，从