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基于CAN總線(xiàn)技術(shù)的數字交流伺服系統研究

作者： 時(shí)間：2012-11-02 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò ) 收藏
多電機伺服控制廣泛應用于各種電力傳動(dòng)自動(dòng)控制系統中，如配料、傳動(dòng)等生產(chǎn)過(guò)程。伺服系統中電機控制性能和多電機間協(xié)調控制的好壞直接影響生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量，如何高效管理、方便應用、實(shí)時(shí)控制是多電機伺服系統生產(chǎn)領(lǐng)域亟待解決的首要問(wèn)題。因此，本文提出一種基于CAN總線(xiàn)技術(shù)的多軸運動(dòng)控制數字交流伺服系統。

現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)解決了傳統總線(xiàn)插板I/O模塊多，干擾嚴重、系統軟件編寫(xiě)復雜、系統硬件兼容性差等問(wèn)題。大大減輕了現場(chǎng)信號連接的繁瑣與費用，提高了信號傳輸的精度與靈活性，給安裝、調試和維護帶來(lái)諸多方便，為現場(chǎng)用戶(hù)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟效益，代表著(zhù)自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)重要方向. CAN總線(xiàn)技術(shù)

隨著(zhù)工業(yè)現場(chǎng)控制和自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳統的通信模式已不能滿(mǎn)足現代工程需要。CAN（Controller Area Network）總線(xiàn)是80年代初德國B(niǎo)osch公司為解決現代汽車(chē)中眾多控制與測試儀器間數據交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數據通信協(xié)議，是一種性能先進(jìn)、價(jià)格低廉、保密性好的現場(chǎng)總線(xiàn)（Field Bus）技術(shù)，能夠有效支持分布式控制或實(shí)時(shí)控制串行通信網(wǎng)絡(luò )[2>。CAN總線(xiàn)中各節點(diǎn)都有權利向其它節點(diǎn)發(fā)送信息。通信介質(zhì)可以是雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖，主要技術(shù)特點(diǎn)有:

1,是一種多主總線(xiàn)
網(wǎng)絡(luò )上任一個(gè)節點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò )上其它節點(diǎn)發(fā)送信息，多主站依據優(yōu)先機制進(jìn)行總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn);
2,非破壞性基于優(yōu)先權總線(xiàn)仲裁技術(shù)
采用非破壞性基于優(yōu)先權總線(xiàn)仲裁技術(shù)結構，大大節省總線(xiàn)沖突仲裁時(shí)間，在重負荷下表現出良好性能;
3,具有多種傳送數據功能
具有點(diǎn)對點(diǎn)，一點(diǎn)對多點(diǎn)（成組）及全局廣播傳送數據功能;
4,節點(diǎn)數目多
直接通訊距離最遠可達10km（傳輸速率為5kbps），最高通訊速率可達1Mbps（傳輸距離為40m）;
5,可靠性高
數據鏈路層采用短幀結構，實(shí)時(shí)性高，糾錯效果好，每幀信息都有CRC校驗及其它校驗措施，數據出錯率低，可靠性高;
6,故障自動(dòng)判別
發(fā)送期間若丟失仲裁或因出錯而遭破壞的幀可自動(dòng)重發(fā)，暫時(shí)錯誤和永久性故障節點(diǎn)判別及故障節點(diǎn)自動(dòng)脫離CAN總線(xiàn)。

CAN總線(xiàn)系統由CAN網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)、轉發(fā)器節點(diǎn)和上位機構成?？偩€(xiàn)技術(shù)遵循現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議，將分布在不同位置，用途各異的測量?jì)x表、控制設備互聯(lián)成網(wǎng)，并可接入Intranet和Internet網(wǎng)絡(luò )?，F場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的關(guān)鍵標志是它能支持雙向多變量、總線(xiàn)式全數字通訊。傳統4～20mA模擬直流回路只能在一根兩芯電纜中單向傳輸一個(gè)參數，隨著(zhù)系統結構的日益復雜和信息量的增加，4～20mA電流環(huán)傳輸成為制約信息傳輸的瓶頸，所以現場(chǎng)總線(xiàn)替代4～20mA模擬信號標準已成為控制系統發(fā)展的必然趨勢。

基于CAN總線(xiàn)技術(shù)的多機伺服系統

CAN總線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò )結構

基于CAN總線(xiàn)技術(shù)的多電機伺服控制系統網(wǎng)絡(luò )結構如圖1所示，系統由上位機、CAN總線(xiàn)、現場(chǎng)伺服單元節點(diǎn)組成。數控系統上位機通過(guò)CAN總線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)任一伺服單元，數字伺服與數控系統之間數據傳輸可分為實(shí)時(shí)性數據信息和非實(shí)時(shí)性數據信息兩類(lèi)。實(shí)時(shí)性數據指參與控制器實(shí)時(shí)位置、速度、轉矩等控制指令和反饋信息，傳輸速度要求較高。非實(shí)時(shí)性數據主要是指控制器參數設置、功能設定、診斷功能、伺服狀態(tài)與報警等信息，傳輸速度相對較低。
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