can總線在交流伺服系統中的應用研究
任虹霞
(西安微電機研究所自動化工程部,西安710077)
摘要:can總線是廣泛應用在離散控制領域的串行總線。由于can總線數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性,所以在由伺服系統作為執行機構的分布式控制現場中,得到很廣泛的應用。通過caiv伺服系統可以獨立地完成各種運動控制。通過can總線,主控機,dsp和sn65hvd230之間的數據傳輸與控制,使得伺服的使用更加靈活和方便,能更好應用在各種分布式的控制系統中。
關鍵詞:can總線;dsp tms320f2407;sn65hvd230;運動控制軟件;通訊軟件
中圖分類號:tp271 +4 文獻標志碼:a 文章編號:1001-6848(2010)04-0085-03
0引 言
本文所述的基于can總線的伺服電機運動控制系統是應用于生產現場的分布式實時控制系統中****層的現場節點系統。通過can總繆進行命令及參數的傳輸,伺服驅動系統獨立完成各種的實時運動控制。通過can總線、dsptms320f2407和sn65hvd230進行數據傳輸與控制,使得伺服的使用更加靈活和方便,能更好的應用在各種分布式的控制系統中。
1伺服系統can總線的組成
按照can總線協議,can總線可以是任意的拓撲結構,但一般來說,can總線主要有以下4種常見的拓撲結構,即:總線拓撲、環形拓撲、星形拓撲和網狀拓撲。
無論采用哪種拓撲結構,can總線都隸屬于控制網絡的范疇。從原理和實現的角度,只要有兩個can節點和將它們蓮成一體的通信媒體就可構成一個can總線系統。一個簡單的can總線系統可以由上位計算機和伺服驅動器構成,如圖1所示。作為can總線上的節點它們的主要區別方式在于其每個設備規定的id號,id號作為設備在網絡中的****標識,各個節點只接收符合自己id號的信息。在can總線的終端一般會有兩只125ω的電阻作為can線路的匹配電阻。
在這個總線上主要掛了兩個節點:pc機和dsptms320f2407。pc機通過usb轉can的接口模塊與總線連接,而dsptms320lf2407通過sn65hvd230進行輸入、輸出電平的轉換與can總線連接。其硬件的接口圖如圖2所示:
2伺服電機驅動器的主要功能
伺服驅動不但承擔著執行來自上位機的控制指令并將指令執行的實時狀態上行送至上位機的任務,而且還要將經過dsp內部組合式控制算法的運算后所產生的相應占空比的pwm信號送至電機驅動板,實現對電機的精準控制。dspt-ms320lf2407主要的功能如下:
(1)按約定的通信脅議利用can2. oa總線與上位計算機進行通信。
(2)模數轉換控制器以12位精度、1 mhz的采樣頻率將旋轉變壓器送來的反饋模擬信號進行數字化轉換,并將其送人到cpu中進行相應的算數濾波處理。
(3)中央處理單元(cpu)將傳來的目標值同濾波過的實時角度反饋數據一起代人到組合式算法中運算,生成14位占空比數值。
(4) pwm事件管理器接收由cpu運算產生的占空比數值,以此為依據生成16 khz頻率、14位細分精度的pwm信號。
(5) can總線收發器sn65hvd230芯片將dsp內部ecax控制器的邏輯電平轉換為恿線上的差動電平,通過can通信卡與上位機進行通信。
(6)通過6n137隔離ipm模塊對pwm信號的干擾。
3伺服軟件程序設計
tms320lf2407主要負責完成初始化并對數據進行相應處理。初始化包括對i/o接口、寄存器、處理器工作狀態以及內部控制模塊等的初始化。在初始化完成后,將會進人數據處理的運算子程序。其中can總線通信程序作為其中的一個子程序嵌入主控制程序。
tms320lf2407與上位機的can2.oa串行通信采用數據幀傳輸模式,can的標準數據幀可包含44—108位的數據,它的擴展數據幀可包含64~ 128位數據。本文采用標準幀進行通信,即can2. oa協議, |