针对伺服电机远程控制的复杂性、单一性和可靠性问题,如何才能实现一个基于CANopen通信协议的新方法?我们可以通过分析CANopen协议的对象字典和报文格式来探索这个问题。详细介绍了CANopen伺服控制状态机各步骤的转换,以及在CANopen协议下实现PP、PV、HM三种模式的报文设置。利用CAN卡和伺服驱动设备以及PC机构,我们建立了实验平台。在上位机界面中通过报文设置成功实现了基于CANopen协议的伺服电机控制。
系统总体架构是由PC机、CANopen上位机、USBCAN适配器和伺服驱动设备组成。其中,CANopen通讯部分采用DS301协议,而伺服控制部分则使用DSP402协议。伺服驱动设备作为从节点,具备 CANopen 通讯功能,并负责电流、转速和位置等控制对象与计算机之间的信息传递。
在探讨 CANopen 伺服控制原理时,我们首先了解到 CANopen 设备模型包括通信单元、对象字典和应用过程。这三个部分共同定义了一套完整且统一的规则,使得用户能够描述功能完全不同的设备。
接下来,我们深入研究了通信部分,即由 CAN 收发器 和 CAN 和 CAN open 协议栈 组成,其中定义了多种预定义报文或特殊功能对象,如 NMT(网络管理报文)、PDO(过程数据)SDO(服务数据对象)。这些通信对象描述了所有内容与功能,并且所有设备之间的通信也依赖于这些通信对象完成。
接着,我们分析了应用部分,它是对设备基本功能描述及定义,是连接主站上位机与从站之間纽带,其核心任务是通过访问设备中的参数配置状态并监控,以及高速传输过程数据信息。此外,还有关于特性的描述要求非常准确,它不仅定義了運行模式,还定義了用于控制驅動器狀態機。
对于 servants 控制模式而言,基于 DSP402 的子协议对特性的描述要求非常准确,这些状态機通過對象字典中的 Control 字6040 控制,並通過狀態字6041 讀取驅動器狀態。在這個系統中,可以分為三個主要階段:“PowerDisabled”、“PowerEbabled” 及 “Fult”。當发生错误时,从当前阶段进入“Fault”。
最后,在系统软硬件实现方面,我们首先进行系统硬件搭建,该设计采用 USBCAN 与 PC 机搭建硬件平台,并将相关参数配置好后下载至驱动器中进行测试。其次,软件设计主要包括永磁同步电机会话闭环调节程序以及 CAN open 通信程序两大部分。此外,还需初始化相关变量,以使全局中断使能,并进人编码器霍尔传感器反馈UVW三路信号以判断初始角度位置。此外,还需要设置从站节点地址及波特率,以及完成各路预定的映射并进入通讯处理程序。
此外,对于每个操控模式(PP, PV, HM),都有相应的手续报告列表,用以说明具体如何操作以达到所需效果。在实际操作时,将根据当前操控方式依次输入目标值,然后按照状态机关使用6040h 来启动或停止电力供应,以达到所需效果。
最后,在验证操控模式方面,本系统上的物理界面被分为两个区域:USBCAN 上方界面及其监视界面。当执行 PP 模式时,可见的是位置曲线图,当执行 PV 模式时,则出现速度曲线图。而当执行 HM 模式时,则表现为回零曲线图。在这三个情形下,都可以看到实测结果与设定值的一致性证明本系统有效运作。