基于CAN總線的ELMO伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

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1、基于CAN總線的ELMO伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)2008-10-318:58:00　喻剛，舒志兵　供稿摘??要：基于CAN總線的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用于軍事及民用工業(yè)領(lǐng)域。本文介紹了運(yùn)用以色列Elmo伺服及其CAN總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，具體設(shè)計(jì)了整個(gè)控制系統(tǒng)的各個(gè)部分及其內(nèi)部模塊。從硬件與軟件兩方面將其與一般的CAN總線控制系統(tǒng)相比較，體現(xiàn)出該系統(tǒng)各方面的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：Elmo伺服?CAN總線?模塊化設(shè)計(jì)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現(xiàn)場(chǎng)總線是80年代末由德國(guó)Bosch公司為公共汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)總線，是迄今為止唯一成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線，也是公認(rèn)的全球范圍內(nèi)最具前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。CAN現(xiàn)場(chǎng)總線最初用于汽車監(jiān)控系統(tǒng)，由于CAN總線系統(tǒng)的特

4、性，后來CAN總線廣泛的應(yīng)用于過程工業(yè)，機(jī)械工業(yè)，紡織工業(yè)，農(nóng)用機(jī)器，機(jī)器人，數(shù)控機(jī)床，醫(yī)療器械及傳感器等領(lǐng)域。1999年，6千萬個(gè)CAN總線控制器投入使用，2000年市場(chǎng)銷售超過一億個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線器件[1]?！　”疚慕榻B了南京工業(yè)大學(xué)運(yùn)動(dòng)控制研究所設(shè)計(jì)的一種基于CAN總線和以太網(wǎng)的Elmo伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)。該產(chǎn)品由以色列Elmo公司提供包含技術(shù)：模擬功率轉(zhuǎn)換，基于電流回路控制的ASIC，DSP和處理器—數(shù)字驅(qū)動(dòng)器，總線結(jié)構(gòu)—數(shù)字驅(qū)動(dòng)器，第三代運(yùn)動(dòng)控制編程語言Elmo?Studio。硬件上采用以色列ELMO公司的MASETRO、英國(guó)TRIO公司的MC206多軸控制器、泉毅

5、公司PWS6600C-S和BAS-3/230系列交流伺服驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)[2]?，F(xiàn)在ELMO擁有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域：半導(dǎo)體，醫(yī)療，電子產(chǎn)品，包裝機(jī)械，線性電機(jī)，材料處理，木材切割，機(jī)器人，軍事和航空，實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化。這里，Elmo伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要作為基于CAN總線的交流伺服實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用于南工大總線運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)以及伺服特性實(shí)驗(yàn)中。2?標(biāo)準(zhǔn)CAN總線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)　　CAN是一種串行通信總線，采用CAN2.0A或2.0B通信標(biāo)準(zhǔn)，廣播式通信方式，多主結(jié)構(gòu)，無損仲裁，有完善的錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制，自動(dòng)重發(fā)機(jī)制?！　AN具有技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、成本合理的特點(diǎn)，但CAN協(xié)議本身并不完整。其定義了數(shù)據(jù)鏈

6、路層和部分物理層，為網(wǎng)絡(luò)中的CAN節(jié)點(diǎn)提供了一種廣播式報(bào)文分幀傳輸通道，其流量控制、節(jié)點(diǎn)地址分配、通訊建立等具體內(nèi)容需要使用者自己實(shí)現(xiàn)，因而需要建立應(yīng)用層協(xié)議。當(dāng)前國(guó)外流行的CAN總線分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用層協(xié)議主要標(biāo)準(zhǔn)有：CANopen協(xié)議，DeviceNet和SDS。國(guó)內(nèi)主要標(biāo)準(zhǔn)有iCAN等，在國(guó)內(nèi)已實(shí)現(xiàn)400萬個(gè)節(jié)點(diǎn)[3]。　　按照CAN總線協(xié)議，CAN總線可以是任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的，但一般來說，CAN總線主要采用圖1所示的4種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖1?CAN總線的4種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)　　基于CAN總線的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)如圖2所示，有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)，第一是其控制對(duì)象為伺服運(yùn)動(dòng)控制對(duì)象，第二是其網(wǎng)絡(luò)

7、化控制器包括CAN總線通信媒介和CAN控制器節(jié)點(diǎn)兩部分。圖2?基于CAN總線伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　　硬件上采用PHILIPS的SJA1000獨(dú)立CAN控制器，PCA82C250通用CAN收發(fā)器，為了保證總線傳輸質(zhì)量，提高抗干擾能力，可以在SJA1000和PCA82C250之間加接兩個(gè)高速光耦，一般使用6N137[4]。SJA1000控制器支持CAN2.0B底層通信協(xié)議,CANopen或Device?Net等應(yīng)用層通信協(xié)議。最簡(jiǎn)單的硬件電路如圖3所示。通過制定簡(jiǎn)單的通信協(xié)議之后，便可以構(gòu)成簡(jiǎn)單的CAN總線