基于CANopen總線的數(shù)控系統(tǒng)高速數(shù)字通信技術(shù)研究.pdf

1、隨著數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展,上位控制器與多路伺服驅(qū)動(dòng)之間的高速通信成為制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。與傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)相比,新型數(shù)控系統(tǒng)所要求的上位控制器與伺服驅(qū)動(dòng)之間的通信數(shù)據(jù)量大大增多,通信速度也大大提高,此外數(shù)控系統(tǒng)控制精度和實(shí)時(shí)性要求也日益提高,傳統(tǒng)模擬接口已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的要求。
　　 本文研究的目的就是將現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、嵌入式技術(shù)和數(shù)字伺服技術(shù)結(jié)合起來,為新型數(shù)控系統(tǒng)上位控制器與多路伺服驅(qū)動(dòng)之間的高速通信提出一種解決方案,以滿足其

2、數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚?、高可靠性與實(shí)時(shí)性要求。
　　 本文首先探討了數(shù)控技術(shù)、數(shù)字伺服技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。詳細(xì)研究了CAN總線的工作原理,并在此基礎(chǔ)上研究了基于CAN的應(yīng)用層協(xié)議CANopen。提出了適用于數(shù)控系統(tǒng)上層控制器與數(shù)字伺服之間基于CANopen協(xié)議的高速通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),CANopen主站為由FPGA、MCP2510、MCP2551組成的硬件結(jié)構(gòu),從站為多個(gè)IDM640-8EIA數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)器。并在此基礎(chǔ)上對(duì)主站的硬件電路

3、進(jìn)行了設(shè)計(jì),其中MCP2551為CAN收發(fā)器,MCP2510為CAN控制器,主站應(yīng)用層芯片在ALTER公司MAX II系列EP3C80型FPGA中實(shí)現(xiàn)。
　　 在CANopen主站應(yīng)用層芯片設(shè)計(jì)過程中,采用VHDL語言,并采用有限狀態(tài)機(jī)技術(shù)進(jìn)行程序設(shè)計(jì),主站應(yīng)用層芯片共包含14個(gè)狀態(tài),其中有8個(gè)是常置任務(wù),如主站應(yīng)用層接口、CAN報(bào)文接收、報(bào)文解析分發(fā)、PDO處理、SDO處理等,6個(gè)非常置任務(wù),如SPI接口初始化、NMT處理和

4、同步報(bào)文生成等。主從站之間的數(shù)據(jù)傳輸主要以過程數(shù)據(jù)對(duì)象(PDO)和服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象(SDO)的方式進(jìn)行。
　　 經(jīng)過整個(gè)系統(tǒng)的試驗(yàn)運(yùn)行和調(diào)試,基本實(shí)現(xiàn)了基于CANopen協(xié)議數(shù)字伺服的運(yùn)動(dòng)控制,驗(yàn)證了基于CANopen協(xié)議的數(shù)控系統(tǒng)上層控制器與數(shù)字伺服高速通信系統(tǒng)軟、硬件方案的可行性以及各項(xiàng)功能的有效性。最后對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié),針對(duì)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中的問題與不足,為新型數(shù)控系統(tǒng)上位控制器與數(shù)字伺服通信問題的研究提出了建議。