CANOPEN_DSP402运动控制简介

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回原点模式
◇ 回原点偏移量 ◇ 回原点方式
• 回原点开关 • 编码器索引 • 回原点开关+编码器索引
◇ 回原点速度 ◇ 回原点加速度
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速度曲线模式
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CAN 物理层
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◇ CAN(Controller Area Network)，由 BOSCH 公司原创，ISO-11898 标准 ◇ 1Mbit/s 传输速度时距离可达 30 米 ◇ 多路访问冲突侦测+非破坏性解决 ◇ CAN2.0A(11 位标识符)或 CAN2.0B(29 位标识符) ◇ 冲击噪声免疫 ◇ 总线结构（3 线） ◇ 硬件自动检测与处理错误
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分布式运动控制系统
◇ 分布式运动控制系统
主控制器 驱动器 电机
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分布式运动控制系统的组成部分
◇ 控制器
• 计算机 • 独立式控制器 • 数字网络 (设备总线，现场总线，网络)
◇ 驱动器
• 位置，速度，转矩模式 • 带网络接口的数字伺服驱动器
◇ 电机
• 旋转或直线伺服电机 • 步进、有刷、无刷伺服电机
Baidu Nhomakorabea
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多轴同步协调运动
◇ PVT 曲线
• 每段的终点位置与速度 • 每段的时间 • 在段与段之间进行三次方立体插补
◇ Message(消息)
• 专用的 COB-ID • 未最好认可的 8 个数据字节消息
位置--3 字节 速度--3 字节 时间--1 字节（1--255 毫秒） 计数器--1 字节
• 为启动用的广播消息
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CAN 物理层
◇ Bus Timing (总线时序)
最差情况下消息长度是 130 位
波特率 1 Mbit/s 800 kbit/s 500 kbit/s 250 kbit/s 125 kbit/s 62.5 kbit/s 20 kbit/s 10 kbit/s
总线长度 30 m 50 m 100 m 250 m 500 m
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位置模式
◇ 位置控制功能
• 位置查询 • 实际位置 • 跟踪误差 • 瞬时位置窗口 • 位置控制参数设定
◇ 位置曲线模式
• 目标位置 • 位置限制 • 速度曲线 • 加速度或减速度曲线
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CANopen 通讯模式
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◇ CiA 草稿标准 301（DS301）：应用层与通讯概述 ◇ 可达 127 个节点（CAN2.0A） ◇ CAN 标识符(COB-ID)
• 功能码：位 7...10 • 节点 ID：位 0...6
1000 m 2500 m 5000 m
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正常响应时间 1 µs
1.25 µs 2 µs 4 µs 8 µs 20 µs 50 µs
100 µs
等待时间 130 µs
162.5 µs 260 µs 520 µs
1.04 ms 2.08 ms 6.50 ms
13 ms
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基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
分布式与集中式运动控制系统的比较
◇ 集中式运动控制系统
• 多轴运动控制卡或控制器 • 位置/速度/转矩伺服驱动器或放大器 • 电机
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集中式运动控制系统组成部分
COB-ID 0h 80h 100h 81h - FFh 181h - 57Fh 581h - 67Fh 701h - 77Fh
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CANopen 消息
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◇ NMT （网络管理）
概述
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◇ 分布式控制与集中式运动控制系统的比较 ◇ CAN物理层 ◇ CANopen协议 ◇ 驱动器与运动控制设备概述 ◇ 多轴同步协调运动 ◇ IDMxxx（CAN/CANopen）系列全数字通用伺服驱动器
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索引 (hex) 0000 0001-001F 0020-003F 0040-005F 0060-007F 0080-009F 00A0-0FFF 1000-1FFF 2000-5FFF 6000-9FFF A000-FFFF
对象 不用 静态数据类型 复杂数据类型 制造商特殊的复杂数据类型 装置设备特殊的静态数据类型 装置设备特殊的复杂数据类型 保留为将来用 通讯区域 制造商特殊区域 标准化的装置设备区域 保留为将来用
◇ 目标速度 ◇ 实际速度 ◇ 瞬时速度窗口 ◇ 零速度窗口 ◇ 速度跟踪误差 ◇ 速度控制参数设定
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转矩曲线模式
◇ 目标转矩 ◇ 实际转矩 ◇ 转矩控制参数设定
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徐国平 运动控制产品经理
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Techsoft motion (Shenzhen) technology Ltd.
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多轴同步协调运动
◇ 多轴轮廓线 ◇ 每一轴位置相对时间插补（PT 曲线） ◇ 曲线分段
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◇ 消息类型（Message Types）
Message NMT SYNC TIME STAMP EMERGENCY PDO SDO NMT Error Control
描述 网络管理 (广播发送) 同步消息 (广播发送) 时间标记 (广播发送) 紧急消息 过程数据对象 服务数据对象 网络管理错误控制
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CAN 物理层
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◇ Arbitration Field（仲裁域）
• CAN2.0A : 11 位标识符 • CAN2.0B: 29 位标识符
◇ 控制器
• PC运动控制卡 • 独立式运动控制器 • +/- 10V命令信号
◇ 驱动器或放大器
• 位置/速度/转矩模式 • 模拟量或数字量驱动器
◇电 机
• 旋转或直线伺服电机 • 步进、有刷、无刷伺服电机
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CAN 物理层
◇ 数据帧（CAN Message）
• SOF: 帧起始域 • Arbitration Field: 仲裁域
Identifier: 标识符 RTR • Control Field: 控制域 • Data Field: 数据域 • CRC Field: 循环沉余校验域 • ACK Field: 应答域 • EOF Field: 帧结束域
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驱动器与运动控制设备概述
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◇驱动器与运动控制设备概述：CiA 草稿标准 DSP-402 ◇ 使用 DS301 标准访问对象字典 ◇ 设备控制（机器状态） ◇ 操作模式
回原点模式 位置曲线模式 插补位置模式 速度曲线模式 转矩曲线模式 速度模式（频率转换器）
• 节点监护 • 启动
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CANopen 消息
◇ 过程数据对象（PDO）
未经确认的消息 用于实时数据传输 与设备对象字典通信（映射） 传送或者接收 同步（基于 SYNC）或异步 触发模式
事件驱动（例如 SYNC） 定时器驱动 远程请求
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CANopen 协议
◇ 基于 CAN 标准的开放工业网络协议 ◇ CAN 用于自动化领域(CiA)
• 非盈利组织 (德国) • 众多员成 • http://www.can-cia.org • 通过一致性测试
◇ CANopen 概述
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CANopen 消息
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◇ 服务数据对象（SDO）
确认消息 用于设置和配置 用于访问设备对象字典 可用于所有的变量类型（8 位，16 位，32 位...）
◇ Bit Stuffing (位填充)
• 在 5 个连续相同的位后，插入一个反极性的位(最大可达 19 填充位)
◇ Bus Arbitration (总线仲裁)
S
O
节点 1
F
节点 2
总线电平
非优先级 优先级
Identifier
标识符
Listening only (仅收听)
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• 起始节点 • 停止节点 • 送入前一次的操作 • 复位节点 • 复位通信
◇ SYNC （同步）
• 广播时钟 • 同步 PDO 消息触发器
◇ TIME STAMP（时间标记）
• 广播信息包含节点时钟同步时间
◇ EMERGENCY（紧急）
• 由错误事件中的某个节点发出消息，错误信息包含在数据域中
◇ NMT Error Control（错误控制）
设备概述
I/O 模块 驱动器与运动控制 编码器 …
标准化 功能可选性
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设备概述
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◇ 对象词典
通过 CAN 网络可获取对象 类似于内存寻址 每一个对象通过 16 位索引或者 8 位子索引来获取
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集中式运动控制系统的缺点
◇ 控制轴数相对性能的限制性 ◇ 控制器轴数相对所需应用轴数的限制性 ◇ 模拟量命令信号的限制性 ◇ 驱动器或放大器诊断的限制性 ◇ 电机反馈到驱动器与控制器都必需接线 ◇ 接线复杂、成本高、可靠性降低
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◇ 制造商指定对象
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装置设备控制
◇ 机器状态
• 控制字 • 状态字 • 操作模式选择
◇ 比例因子集
• 位置、速度、加速度比例因子
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分布式运动控制系统的优势
◇ 主控制器选择简单 ◇ 全数字命令信号 ◇ 全驱动器诊断 ◇ 仅电机到驱动器之间反馈必须接线 ◇ 整体体积减小 ◇ 整体接线减少
• 降低成本 • 降低复杂性 • 提高可靠性
◇ 减少系统成本
• 驱动器成本增加 • 省掉了多轴运动控制器成本 • 减少了接线成本