伺服电机及伺服驱动系统远程控制，问题再多也有套路！|jbo竞博官网

2023-11-14 21:50:45

本文针对伺服电机远程控制接线复杂性、单一性、不稳定性等问题，明确提出使用开放式通信协议DS301、驱动子协议DSP402构建伺服电机掌控的新方法。前言CANopen是一种架构在掌控局域网路（CAN）上的高层通讯协议，还包括通讯子协议及设备子协议经常在嵌入式系统中用于，也是工业掌控常用到的一种现场总线。

CANopen构建了OSI模型中的网络层以上（还包括网络层）的协议。CANopen标准还包括传输速率方案、数个小的通讯子协议及由设备子协议所定义的应用层。CANopen提供支援网络管理、设备监控及节点间的通讯，其中还包括一个简陋的传输层，可处置资料的分段传输及其人组。

一般而言数据链结层及物理层会用CAN来实作。除了CANopen外，也有其他的通讯协议（如EtherCAT）实作CANopen的设备子协议。

CANopen由非营利的组织CiA展开标准的草拟及审查工作，基本的CANopen设备及通讯子协议定义在CiA301中。针对个别设备的子协议以CiA301为基础再行展开扩展。如针对I/O模组的CiA401及针对运动控制的CiA402。

针对伺服电机远程控制接线简单、掌控单一、可靠性不高等问题，明确提出利用CANopen通信协议、驱动子协议构建伺服电机掌控的新方法。分析CANopen协议的对象字典和报文格式，详尽讲解了CANopen控制器掌控状态机各步骤的切换以及构建CANopen协议下PP、PV、HM3钟控制器掌控模式的报文设置。利用CAN卡和控制器驱动设备以及控制器驱动设备以及PC机建构了实验平台，在上位机界面通过报文设置顺利构建了基于CANopen协议的伺服电机的PP、PV、HM的三种模式的掌控。实脸结果表明利用协议的报文设置掌控电机非常简单不易操作者，通讯数据较慢、可信，用户通过上位机可以很好的构建对伺服电机的监控。

系统架构搭起整个控制系统由PC机、CANopen上位机、USBCAN适配器、控制器驱动设备包含。CANopen通讯部分由DS301协议构建，控制器掌控部分由DSP402协议构建控制器驱动设备作为的从节点，具备CANopen通讯功能，负责管理电机的电流、扭矩、方位等掌控对象，它通过通信接口与总线连接，将信息传输给计算机的上位机界面；上位机界面则根据从车站的对系统信息通过USBCAN适配器对控制器驱动设备构建掌控。如图1右图为开放式通讯协议的控制器控制系统总体架构图。

图1开放式通讯协议控制器控制系统总体架构图开放式通讯协议控制器掌控原理1CANopen通讯设备模型CANopen的设备模型分成以下3个部分：通信单元、对象字典、应用于过程。用户可以通过该模型对功能几乎有所不同的设备展开叙述。CANopen的核心概念是对象字典，对象字典包括叙述这个设备和它的网络不道德的所有参数，应用于单元和通信单元都可以问这个参数列表。

对象字典中的参数通过一个16位索引和位子索引展开辨识和定位。通信部分由CAN收发器、CAN控制器和CANopen协议栈构成协议栈中定义了构建通讯的通讯对象：NMT（网络管理报文）、PDO（过程数据）SDO（服务数据对象）预计义报文或者类似能对象（不含实时报文、应急报文、时间标记对象等）通信的所有内容和功能由这些通信对象叙述，所有设备之间通信也通过这些通信对象已完成。其中NMT用作主站对从车站展开状态管理以及从车站接收者自身所处的通信状态，SDO用作主站对从车站的对象字典展开配备和监控。PDO用来传输高速、小型数据。

而类似功能对象则用作实时网络中的通信对象（一般来说为PDO）的方法。应用于部分是对设备的基本功能的定义和叙述，它是相连设备与主站上位机的纽带，其核心功能是通过采访设备的对象字典对设备展开参数配备、状态掌控和监控，并高速传输设备的过程数据信息。2控制器掌控模式CANopen驱动及运动控制设备子协议DSP402对特性的叙述拒绝十分精确，它不仅定义了驱动器的运营模式，还定义了用作掌控驱动器的状态机。

驱动器状态机通过对象字典中的掌控字6040来掌控，并通过状态字6041来加载驱动器的状态。掌控状态机如图2右图。图2掌控状态机图状态机可以分为以下3个部分：PowerDisabled(主电重开)、PowerEbabled(主电关上)和Fault。

所有状态在再次发生报警后皆转入“Fault”在上电后，驱动器已完成初始化，然后再行转入SWUTCH_ON_DISABLED状态，在该状态，可以展开CAN通讯，可以对驱动器展开配备。此主电依然重开，电机没被励磁。经过StateTransition（状态传输）2,3,4后，转入OPERATIONENABle此时，主电已打开，驱动器根据配备的工作模式掌控电机。

StateTransition（状态传输）9已完成重开电路主电。一旦驱动器再次发生报警，驱动器的状态都转入FAULT。PP模式（简表方位模式）是典型的定位模式，可通过单步原作与倒数原作两种方式掌控电机运营到目标方位。PV模式（简表速度模式）是速度掌控模式，HM（回零模式）获取多种超过接续方位的方法。

系统软硬件设计1系统硬件设计本文设计使用USBCAN和控制器驱动设备和PC机来搭起硬件平台。控制器驱动掌控芯片使用的是DSP的芯片。

系统硬件搭起按以下步骤展开。首先在TI的研发环境中配备好的涉及参数，并创建DS301工程项目，已完成CANopen协议通信程序的调试运营。项目调试顺利之后iTunes到驱动器中，在上位机界面中设置报文，测试SDO、PDO、NMT等通讯对象。

测试结果准确则系统硬件搭起已完成。2系统软件设计整个控制器掌控的软件设计在CCS中创建，主要还包括永磁同步电机的闭环控制程序和CANopen协议去找的构建两大部分。如图3右图为软件设计流程图。

本文来源：jbo竞博官网-www.toy-square.com