CANopen协议在伺服系统中的软件实现与植入研究

论文摘要

近年来随着微电子技术,计算机技术的发展,伺服系统在提高控制精度的同时,也在向网络化控制的方向发展。分布式伺服系统作为常见的运动控制系统,在实际的工业生产线,数控机床系统以及机器人产品中都被广泛应用。本文首先介绍了分布式交流伺服系统的发展概况,对交流伺服系统的网络化控制实现方法进行了分析。然后以CAN总线应用层协议CANopen作为网络协议,采用软件植入的实现方案,研究了在实时控制系统软件框架中加入CANopen协议模块的方法。针对软件植入方案的要求,对CANopen协议进行了深入的分析,分析了实现该方案需要解决的主要问题,根据实际的软硬件平台、控制软件的参数结构以及程序流程,设计了协议植入软件模块。在原有硬件平台上,首先利用TMS320F2812型DSP的CAN总线模块,使用该部分的邮箱管理功能实现了CAN报文的分类处理,利用同步和异步收发的功能,完成了CANopen通信协议栈的植入;然后结合原有驱动器的参数结构,采用了高效的对象字典数据存储结构和索引算法,在避免参数二义性的前提下实现了CANopen对象字典;最后利用原有驱动器的控制程序,结合CANopen通信协议和对象字典,实现了CANopen运动控制子协议DS 402。同时以PC机和PCI扩展卡为硬件平台,在Windows下编程实现了简易的CANopen主站功能,对从站的进行了实验。实验结果证明了从站正确的实现了CANopen协议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 现代智能化交流伺服系统的应用背景
• 1.2 现代交流伺服系统的系统构架
• 1.3 分布式交流伺服系统
• 1.4 论文主要研究内容介绍
• 2 CANopen协议及其实现方案分析
• 2.1 CAN总线应用层协议简介
• 2.2 CANopen协议分析
• 2.3 交流伺服驱动器软硬件结构介绍
• 2.4 CANopen协议的软件植入式实现方案
• 2.5 本章总结
• 3 CANopen协议的软件实现
• 3.1 实际伺服驱动器平台介绍
• 3.2 CAN报文的分类处理及其软件实现
• 3.3 驱动器中CANopen对象字典的实现
• 3.4 CANopen运动控制子协议DS 402与PDO映射
• 3.5 本章总结
• 4 CANopen主站设计以及协议验证
• 4.1 PC机CANopen主站设计
• 4.2 CANopen通信协议实验：梯形位置轨迹规划
• 4.3 本章小结
• 5 全文总结及展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表的论文