基于CANbus的伺服控制系統(tǒng).ppt

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1、6.基于CANbus的交流伺服運動控制系統(tǒng)6.1現(xiàn)場總線6.2CANbus6.3PCCAN6.1現(xiàn)場總線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，對實時性要求不高，通信范圍從車間級到全廠級甚至因特網(wǎng)范圍?！艨刂茖舆B接不同的可編程設(shè)備、控制器、人機終端等，很多應(yīng)用實時性要求較高，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)場設(shè)備，通過掃描器或網(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能力，要求網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備的經(jīng)濟性、智能化，設(shè)備添加/刪除簡單方便，故障診斷和糾錯容易，適應(yīng)現(xiàn)場的不同惡

2、劣條件。現(xiàn)場總線是近年來迅速發(fā)展起來的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，它主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的雙向、串行、多點數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題，所以現(xiàn)場總線既是通信網(wǎng)絡(luò)，又是自控網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）的信號傳輸實現(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)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表取而代之。FCS的現(xiàn)場設(shè)備具有互操作性。FCS的通信網(wǎng)絡(luò)為開放式互連網(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。FCS的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)了全開放，無專利許可

3、要求，可供任何人使用。2、FCS對DCS的變革FCS出現(xiàn),突破了DCS從上到下的樹狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；采取總線互通信的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；進入開放、分散、可開發(fā)與全數(shù)字化的體制。節(jié)省硬件數(shù)量、投資、安裝費用、維護開銷，用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán)。PC+PMAC的DCS3、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)特點系統(tǒng)的開放性互操作性與通用性現(xiàn)場設(shè)備的智能化和功能自治性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用環(huán)境，要求實時性強，可靠性高，安全性好。多為短幀傳送。通信的傳輸速率相對較低。4、現(xiàn)場總線的現(xiàn)狀a.CAN總線的主要特點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報文格式，2.0B標(biāo)準(zhǔn)的和擴展的兩種報文格式。1993年11月ISO正式頒布了道路交通運載工具數(shù)字信息交換高速通信控制器局部網(wǎng)(CAN)國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO11898)。CAN廢除了站地址編碼，對通信數(shù)據(jù)塊進行編碼，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點個數(shù)在理論上不受限制，數(shù)據(jù)塊的標(biāo)識碼可由11位或29位二進制數(shù)組成，可定義211或229個不同的數(shù)據(jù)塊。不同節(jié)點可收到相同數(shù)據(jù)。6.2CANbus1、CAN總線概述特點：CAN為多主方式工作，任一節(jié)點可在任意時刻主動向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點發(fā)起通信

5、，通信方式靈活。節(jié)點有優(yōu)先級，滿足實時要求，高優(yōu)先級的數(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)先級大小處理，網(wǎng)絡(luò)不會癱瘓，以太網(wǎng)有可能。通過報文過濾可實現(xiàn)點對點、一點對多點及全局廣播等方式傳輸數(shù)據(jù)，無需專門的調(diào)度。CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達10Km(速率5Kbps)，通信速率最高可達1Mbps（通信距離最長40m）。CAN的節(jié)點數(shù)取決于總線驅(qū)動電路，目前可達110個。報文標(biāo)識2032種(2.0A)，擴展標(biāo)準(zhǔn)(2.0B)的報文標(biāo)識不受限制。采用短幀結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù)段長度最多為8個字節(jié))，傳輸時間短，受干擾率低，具有極好的檢錯效果。節(jié)點中均設(shè)有錯誤檢測、標(biāo)定和自檢等強有

6、力措施。包括：位錯誤檢測、CRC、位填充、報文格式檢查和應(yīng)答錯誤檢測。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。暫時錯誤和永久性故障節(jié)點的判別以及故障節(jié)點的自動脫離。節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下具有自動關(guān)閉輸出的功能，不影響總線上其他節(jié)點的操作。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)時間電壓3.5V2.5V1.5VU_CAN_H時間U_CAN_L電壓3.5V2.5V1.5V時間站1