基于CANbus的伺服控制系統(tǒng).ppt

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1、6.基于CANbus的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)6.1現(xiàn)場(chǎng)總線6.2CANbus6.3PCCAN6.1現(xiàn)場(chǎng)總線1、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本層次◆信息層通信數(shù)據(jù)量大，通信的發(fā)生較為集中，要求有高速鏈路支持，對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高，通信范圍從車間級(jí)到全廠級(jí)甚至因特網(wǎng)范圍。◆控制層連接不同的可編程設(shè)備、控制器、人機(jī)終端等，很多應(yīng)用實(shí)時(shí)性要求較高，要求有較高的網(wǎng)絡(luò)速率，一般要求通信是確定的、可重復(fù)的?！粼O(shè)備層面向大量的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，通過(guò)掃描器或網(wǎng)關(guān)設(shè)備將數(shù)據(jù)傳送到控制層，速度要求不一定很高，有一定的智能和容錯(cuò)能力，要求網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性、智能化，設(shè)備添加/刪除簡(jiǎn)單方便，故障診斷和糾錯(cuò)容易，適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的不同惡

2、劣條件?，F(xiàn)場(chǎng)總線是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，它主要解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的雙向、串行、多點(diǎn)數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和高級(jí)控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問(wèn)題，所以現(xiàn)場(chǎng)總線既是通信網(wǎng)絡(luò)，又是自控網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）的信號(hào)傳輸實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化。FCS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是全分散式，它廢棄了分布式控制系統(tǒng)(DCS)的輸入／輸出單元和控制站，由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表取而代之。FCS的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有互操作性。FCS的通信網(wǎng)絡(luò)為開(kāi)放式互連網(wǎng)絡(luò)，既可同層網(wǎng)絡(luò)互連，也可與不同層網(wǎng)絡(luò)互連，用戶可極方便地共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)。FCS的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了全開(kāi)放，無(wú)專利許可

3、要求，可供任何人使用。2、FCS對(duì)DCS的變革FCS出現(xiàn),突破了DCS從上到下的樹(shù)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；采取總線互通信的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；進(jìn)入開(kāi)放、分散、可開(kāi)發(fā)與全數(shù)字化的體制。節(jié)省硬件數(shù)量、投資、安裝費(fèi)用、維護(hù)開(kāi)銷，用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)。PC+PMAC的DCS3、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)特點(diǎn)系統(tǒng)的開(kāi)放性互操作性與通用性現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化和功能自治性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用環(huán)境，要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高，安全性好。多為短幀傳送。通信的傳輸速率相對(duì)較低。4、現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)狀a.CAN總線的主要特點(diǎn)CAN(ControllerAreaNetworks)：1983年RobertBO

4、SCH公司，汽車總線系統(tǒng)，1991年9月Philips半導(dǎo)體公司CANV2.0(包括A和B兩部分)。2.0A標(biāo)準(zhǔn)的CAN報(bào)文格式，2.0B標(biāo)準(zhǔn)的和擴(kuò)展的兩種報(bào)文格式。1993年11月ISO正式頒布了道路交通運(yùn)載工具數(shù)字信息交換高速通信控制器局部網(wǎng)(CAN)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO11898)。CAN廢除了站地址編碼，對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制，數(shù)據(jù)塊的標(biāo)識(shí)碼可由11位或29位二進(jìn)制數(shù)組成，可定義211或229個(gè)不同的數(shù)據(jù)塊。不同節(jié)點(diǎn)可收到相同數(shù)據(jù)。6.2CANbus1、CAN總線概述特點(diǎn)：CAN為多主方式工作，任一節(jié)點(diǎn)可在任意時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)起通信

5、，通信方式靈活。節(jié)點(diǎn)有優(yōu)先級(jí)，滿足實(shí)時(shí)要求，高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)可在134?s內(nèi)得到傳輸。采用非破壞性仲裁技術(shù)。按優(yōu)先級(jí)大小處理，網(wǎng)絡(luò)不會(huì)癱瘓，以太網(wǎng)有可能。通過(guò)報(bào)文過(guò)濾可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等方式傳輸數(shù)據(jù)，無(wú)需專門(mén)的調(diào)度。CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10Km(速率5Kbps)，通信速率最高可達(dá)1Mbps（通信距離最長(zhǎng)40m）。CAN的節(jié)點(diǎn)數(shù)取決于總線驅(qū)動(dòng)電路，目前可達(dá)110個(gè)。報(bào)文標(biāo)識(shí)2032種(2.0A)，擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)(2.0B)的報(bào)文標(biāo)識(shí)不受限制。采用短幀結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度最多為8個(gè)字節(jié))，傳輸時(shí)間短，受干擾率低，具有極好的檢錯(cuò)效果。節(jié)點(diǎn)中均設(shè)有錯(cuò)誤檢測(cè)、標(biāo)定和自檢等強(qiáng)有

6、力措施。包括：位錯(cuò)誤檢測(cè)、CRC、位填充、報(bào)文格式檢查和應(yīng)答錯(cuò)誤檢測(cè)。通信介質(zhì)雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。器件可置于睡眠方式，相當(dāng)于未連接到總線驅(qū)動(dòng)器上。其喚醒可任何總線激活或由系統(tǒng)的內(nèi)部條件喚醒。暫時(shí)錯(cuò)誤和永久性故障節(jié)點(diǎn)的判別以及故障節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)脫離。節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出的功能，不影響總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作。b.CAN分層結(jié)構(gòu)模型OSI模型CAN模型CAN分層結(jié)構(gòu)按照IEEE802.2和802.3標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)鏈路層又劃分為：邏輯鏈路控制(LLC—LogicLinkContro1)；為數(shù)據(jù)傳輸提供服務(wù)。媒體訪問(wèn)控制(MAC—MediumAccessContro

7、l)。規(guī)定傳輸規(guī)則物理層又劃分為：物理信令(PLS—PhysicalSignalling)物理媒體附屬裝置(PMA—PhysicalMediumAttachment)媒體相關(guān)接口(MDI—MediumDependentInterface)c.CAN總線通信硬件結(jié)構(gòu)獨(dú)立式通信模塊集成式通信模塊應(yīng)用層數(shù)據(jù)鏈路層物理層d.隱性位(1)和顯性位(0)差分電壓2V0V隱性位(1)隱性位(1)顯性位(0)時(shí)間電壓3.5V2.5V1.5VU_CAN_H時(shí)間U_CAN_L電壓3.5V2.5V1.5V時(shí)間站1