基于CANopen總線的數控系統(tǒng)高速數字通信技術研究.pdf

1、隨著數控系統(tǒng)的發(fā)展,上位控制器與多路伺服驅動之間的高速通信成為制約其發(fā)展的關鍵因素。與傳統(tǒng)數控系統(tǒng)相比,新型數控系統(tǒng)所要求的上位控制器與伺服驅動之間的通信數據量大大增多,通信速度也大大提高,此外數控系統(tǒng)控制精度和實時性要求也日益提高,傳統(tǒng)模擬接口已經很難滿足現代數控技術的要求。
　　 本文研究的目的就是將現場總線技術、嵌入式技術和數字伺服技術結合起來,為新型數控系統(tǒng)上位控制器與多路伺服驅動之間的高速通信提出一種解決方案,以滿足其

2、數據傳輸的高速、高可靠性與實時性要求。
　　 本文首先探討了數控技術、數字伺服技術以及現場總線技術。詳細研究了CAN總線的工作原理,并在此基礎上研究了基于CAN的應用層協(xié)議CANopen。提出了適用于數控系統(tǒng)上層控制器與數字伺服之間基于CANopen協(xié)議的高速通信系統(tǒng)網絡架構,CANopen主站為由FPGA、MCP2510、MCP2551組成的硬件結構,從站為多個IDM640-8EIA數字伺服驅動器。并在此基礎上對主站的硬件電路

3、進行了設計,其中MCP2551為CAN收發(fā)器,MCP2510為CAN控制器,主站應用層芯片在ALTER公司MAX II系列EP3C80型FPGA中實現。
　　 在CANopen主站應用層芯片設計過程中,采用VHDL語言,并采用有限狀態(tài)機技術進行程序設計,主站應用層芯片共包含14個狀態(tài),其中有8個是常置任務,如主站應用層接口、CAN報文接收、報文解析分發(fā)、PDO處理、SDO處理等,6個非常置任務,如SPI接口初始化、NMT處理和

4、同步報文生成等。主從站之間的數據傳輸主要以過程數據對象(PDO)和服務數據對象(SDO)的方式進行。
　　 經過整個系統(tǒng)的試驗運行和調試,基本實現了基于CANopen協(xié)議數字伺服的運動控制,驗證了基于CANopen協(xié)議的數控系統(tǒng)上層控制器與數字伺服高速通信系統(tǒng)軟、硬件方案的可行性以及各項功能的有效性。最后對全文進行了總結,針對系統(tǒng)在實際應用過程中的問題與不足,為新型數控系統(tǒng)上位控制器與數字伺服通信問題的研究提出了建議。