针对伺服电机远程控制基于CANopen的伺服控制形式的实现.docx

《针对伺服电机远程控制基于CANopen的伺服控制形式的实现.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《针对伺服电机远程控制基于CANopen的伺服控制形式的实现.docx（8页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、针对伺服电机远程控制，基于CANopen的伺服控制形式的实现针对伺服电机远程控制，基于CANopen的伺服控制形式的实现 网络 导语：针对伺服电机远程控制接线复杂、控制单一、可靠性不高等问题，提出利用CANopen通信协议、驱动子协议实现伺服电机控制的新方法。 1、引言 针对伺服电机远程控制接线复杂、控制单一、可靠性不高等问题，提出利用CANopen通信协议、驱动子协议实现伺服电机控制的新方法。分析CANopen协议的对象字典和报文格式，详细介绍了CANopen伺服控制状态机各步骤的转换和实现CANopen协议下PP、PV、HM3钟伺服控制形式的报文设置。利用CAN卡和伺服驱动设备和伺服驱动设

2、备和PC机构建了实验平台，在上位机界面通过报文设置成功实现了基于CANopen协议的伺服电机的PP、PV、HM的三种形式的控制。实脸结果说明利用协议的报文设置控制电机简单易操作，通讯数据快速、可靠，用户通过上位机可以很好的实现对伺服电机的监控。 2、系统总体架构 整个控制系统由PC机、CANopen上位机、USBCAN适配器、伺服驱动设备构成。CANopen通讯局部由DS301协议实现，伺服控制局部由DSP402协议实现 伺服驱动设备作为的从节点，具有CANopen通讯功能，负责电机的电流、转速、位置等控制对象，它通过通信接口与总线相连，将信息传送给计算机的上位机界面；上位机界面那么根据从站的

3、反应信息通过USBCAN适配器对伺服驱动设备实现控制。 伺服控制的系统总体架构，如下图 3、CANopen伺服控制原理 1CANopen通讯设备模型 CANopen的设备模型分为以下3个局部：通信单元、对象字典、应用经过。用户可以通过该模型对功能完全不同的设备进展描绘。 CANopen的核心概念是对象字典，对象字典包含描绘这个设备和它的网络行为的所有参数，应用单元和通信单元都可以问这个参数列表。对象字典中的参数通过一个16位索引和位子索引进展识别和定位。 通信局部由CAN收发器、CAN控制器和CANopen协议栈组成协议栈中定义了实现通讯的通讯对象：NMT网络管理报文、PDO经过数据SDO效劳

4、数据对象预定义报文或特殊能对象含同步报文、紧急报文、时间标记对象等通信的所有内容和功能由这些通信对象描绘，所有设备之间通信也通过这些通信对象完成。其中NMT用于主站对从站进展状态管理和从站应答自身所处的通信状态，SDO用于主站对从站的对象字典进展配置和监控。PDO用来传输高速、小型数据。而特殊功能对象那么用于同步网络中的通信对象通常为PDO的方法。 应用局部是对设备的根本功能的定义和描绘，它是连接设备与主站上位机的纽带，其核心功能是通过访问设备的对象字典对设备进展参数配置、状态控制和监控，并高速传输设备的经过数据信息。 2伺服控制形式 CANopen驱动及运动控制设备子协议DSP402对特性的

5、描绘要求非常准确，它不仅定义了驱动器的运行形式，还定义了用于控制驱动器的状态机。 驱动器状态机通过对象字典中的控制字6040来控制，并通过状态字6041来读取驱动器的状态。控制状态机如图 针对伺服电机远程控制，基于CANopen的伺服控制形式的实现 状态机可以分成以下3个局部：“PowerDisabled主电关闭“PowerEbabled主电翻开和“Fult。所有状态在发生报警后均进入“Fault在上电后，驱动器完成初始化，然后再进入SWUTCH_ON_DISABLED状态，在该状态，可以进展CAN通讯，可以对驱动器进展配置。此主电仍然关闭，电机没有被励磁。经过StateTransition状

6、态传输2,3,4后，进入OPERATIONENABle此时，主电已开启，驱动器根据配置的工作形式控制电机。StateTransition状态传输9完成关闭电路主电。一旦驱动器发生报警，驱动器的状态都进入FAULT。 PP形式简表位置形式是典型的定位形式，可通过单步设定与连续设定两种方式控制电机运行到目的位置。PV形式简表速度形式是速度控制形式，HM回零形式提供多种到达起始位置的方法 4、系统软硬件实现 1系统硬件搭建 本设计采用USBCAN和伺服驱动设备和PC机来搭建硬件平台。伺服驱动控制芯片采用的是DSP的芯片。 系统硬件搭建按以下步骤进展。首先在TI的开发环境中配置好的相关参数，并建立DS

7、301工程工程，完成CANopen协议通信程序的调试运行。工程调试成功之后下载到驱动器中，在上位机界面中设置报文，测试SDO、PDO、NMT等通讯对象。测试结果正确那么系统硬件搭建完成 2系统软件设计 整个伺服控制的软件设计在CCS中建立，主要包括永磁同步电机的闭环控制程序和CANopen协议找的实现两大局部。 初始化局部程序主要完成DSP系统的初始化和CANopen通讯的初始化。 初始化主要完成的工作如下： 初始化相关变量，使能全局中断，进人伺服电机编码器霍尔传感器反应UVW三路信号来判断电机初始电角度位置。 初始化通讯的主要完成的工作如下： 设置从站节点地址和CAN通信波特率，初始化各通对

8、象，完成各路的预定义映射，最后进入通信处理程序。 3伺服控制报文设置 CANopen报文构造由11位的COB-ID和最多8字节的数据域构成。在上位机界面中通过NMT报文设置控制从站进入预作状态或运行状态，再通过SDO报文设置伺服控制的各个参数速度、位置等和状态机的各个状态可以使电机按照不同控制形式运转起来，最后通过将电机的当前参数映射到PDO中，读取PDO报文的值得到电机当前值，将其与设置值比照得到控制结果的正确性。控制报文全部由SDO实现。 1.PP形式控制报文列表，见表 2.PV形式控制报文列表 针对伺服电机远程控制，基于CANopen的伺服控制形式的实现 3.HM形式报文列表 三种控制形

9、式报文操作都是首先设置伺服控制形式，然后根据当前形式依次输入相关的目的控制值如位置、速度、回零方式等，最后按照状态机步骤使用6040h控制电机启动与停 5、系统控制形式验证 本系统的上位机界面由USBCAN的上位机界面及电机的监控界面两局部构成，其中USBCAN的上位机界面作为CANopen报文数据监控界面，电机的监控界面用VB2020开发。在上位机界面中通信波特率选用1Mbps伺服电机Node-ID设置为1，心跳周期为1s，TPDO发送周期为100ms，同时设置好电机电流环、位置环、速度环的参数，将设置的报文依次输入上位机界面的SDO控制，电机启动并运行到报文中的设定值，电机手动遥控器显示值

10、与设定值一致，同时上位机界面中报文显示值也与设定值一致，成功实现了伺服控制的控制 1PP形式电机监控界面中位置控制曲线， 在上位机界面中设置好报文值，电机启动。电机先加速运行，到达设定的目的速度值后开场匀速运行，直至到达设定的目的位置值就不再变化。上位机经过数据与电机监控曲线变化一致。假如需要改变电机的位置值，在上位机界面中依次输人新的控制报文，电时机根据设定值正转或反转，继续运行到新的位置。 2PV形式电机首先加速到设定的目的速度值，然后按照设疋值勾速运打。假如需要改变运行的速度，同样可在上位机界面中输人新的速度值， 加速时的变化如上所述。减速控制时，电机减速直至速度为那么停顿。上位机数据变化与电机监控曲线变化一致速度控制曲线，如图所。 3HM形式电机先加速到设定速度，然后寻找原点位置，找到原点后，电机回零，减速直至这时分别在上位机界面和电机的手动遥控器伺服电机中査看电机的当前位置值，都可以看到电机的当前设为讲明电机回零操作完成。位置曲线，如下图。 6、结语 理论证明：系统运行可靠，数据准确易分析，机先加速运行，到达设定的目的速度值后开场匀速实时性好，协议栈程序易植入。该方法可以扩展适用于多电机控制系统，而且的CANopen通信协议栈适用于所有设备，工程应用非常广泛。