基于canopen协议数字伺服电机在数控系统中应用研究

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1、万方数据基于CANopen协议的数字伺服电钒在效控系统中的应用研宠口黄涛口董伯麟口韩江合肥T业大学CIMS研究所台肥230009摘要：时基十CANopen协议的数字目服加m研充．提女7一种适月ff-gt_}t系统上位控制g与伺服之月进行高速敷字通信的解4方案。日者之间使月PCI一58】0CAN接口卡进行协议转化．通过讽月CAN接。卡中的自缸库．来宾现上住控“机自敷丰目服之目舌々高连通信。关键词CANopen协议PCI—CAN接口卡熬宇伺服电机对象宰典中圈分类号：TP273文献标识码：A文章编号1000—4998(2011)070032—031研

2、究背景多轴、高速、高精度加工控制策略是岩今世界数控技术研究的热点也是难点其梭心问越是数控系统上位控制器与多路伺服驱动之问的高速通信问题．这里的通信包括控制信号的传递、状态信号的反馈等。但是随着数控系统的发展．新型数控系统所要求的数控系统与伺服驱动之间的通信速度大大提高．传统的模拟量控制方式很难满足选种要掌。鉴于此，本文提卅了一种基于CAN—n怫议的数字伺服驱动方案。2设计方案概述本系统架构如图1所示．以T控机和PCI—CAN卡为主站并以IDM640—8EIA型数字智能伺服为从站组建CAN⋯n网络。CAN⋯n主站负责整十网络的运行和管理．监视数字

3、伺服驱动上的状态信息．井将数控系统捕补器中得出的数据信息传给数字伺服驱动。型数字智能伺服是一款基于最新DSP技术的争数字智能伺服驱动器．内置cAN⋯n通信对象宇典使用时需对对象字典中的参数进行配置设定．数字智能驱动器对来自主站的数据进行计算．求m电机运动的位移、速度、加▲HI“hnm”，m【㈨#i速度等运动参数．川H{‰*目执行相应的运动以实现数控系统的运动控制。3CANopen主站任务调度机设计CANopen协议是CIA组织(CANinAutoalation稳定时间为01s，且超调很小。5结论(1)建立常规电液比例控制系统主要部件的数学模型．

4、重点分析了非对称缸的负载流量特性方程．建立了整体的数学模型。(2)提出CMAC—PID并行控制算法．并利用MATLAB仿真工具建立系统仿真模型。(3)综合比较了普通PID控制和CMAC—PID并行控制算法的响应情况。仿真结果表明，CMAC—PID控制算法能明显提高系统的稳定性和响应时问．为电液比例控制的1二程廊用提供了一定的参考基础。参考文献『11路甬样．胡大宏电液比例控制技术[M]北京：机械工业出国2011／7版社19882]曾宗桢基于小脑模型与PID并行的电液伺服系统控制的研究[J]液压与气动。2005(6)：19—223]肖聚亮，宋伟科水

5、轮机筒阀电液同步控制系统数学建模与仿真[J】天津大学学报，2009(2)．105—1224]蔡廷文液压系统现代建模方法[M]北京：中国标准出版杜20025]棣一鸣，孙戚三维非线性比例微分与小脑模型神经网络复合控制的变秉性负载电液力控制系统[J】机械工程学报．2009(3)6】扬俭电液比例位置系统复合控制及相关研究[D]杭州：浙江大学．2005企(编辑日月)机械制造49卷第563期d_曲，k]时≯器重罡臣五万方数据1995年颁布的基于CAN协议的高层通信协议．它包括OSI七层标准协议中的应用层、数据链路层和物理层。它为一种开源协议。具有较高的配置

6、灵活性和数据传输能力，较低的实现复杂度，支持各种CAN厂商设备的互用与互换，模型如图2所示。CANopen主站CANopen从站CANopen应用层控CANopen应用层制算法(工控机)控制算法对象字典一索引对象卜对象字典控NMTSDOPDO控NMTSDOPDO制传制传逻输逻输辑控辑控制CAN数据链路L回一一目一饥谮链(PCI—CAN)lCAN数据物理lCAN_HCAN—Ll乙^州鳅硝仞层(PCI—CAN)jml羔_，⋯垒璺三垦垒堕燮呈望焦堡型笔者在研究中，将CANopen协议的物理层和数据链路层都集成在PCI—CAN接口卡中，在CANopen

7、的应用层，设备问通过相互交换通信对象进行通信．这些通信对象分别为过程数据对象(PDO)、服务数据对象(SDO)、管理对象(NMT)和特殊功能对象。其中PDO对象主要用于传输实时数据。SDO对象用于传送配置信息，NMT对象用于实现对CANopen网络的管理．而特殊功能对象则提供一些特殊服务．对这些通信对象的访问都是通过对象字典来实现。如何在主站(7-控机)中建立一个有效的任务调度机制是主站设计的难点．这个调度机制需要实时合理地对各种通信对象加以处理，产生相应的响应．并将响应数据和需要传输的控制数据进行报文封装．然后发送出去。如图3所示。主站任务状

8、态机包含12+个任务状态，其中主站应用层接口、CAN报文接收、报文解析分发、PDO处理、SDO处理、新报文数据生成、报文识别封装和CAN报文发送为8个