基于CANopen协议多轴联动系统设计与研究

工程机械控制技术专业毕业设计论文：基于CANopen协议的工程机械控制系统设计摘要本文基于CANopen协议，对工程机械控制系统进行了设计。

首先介绍了研究背景和意义，接着阐述了研究的目的和方法。

在方法部分，详细介绍了CANopen协议的特点和优点，以及系统的总体设计和详细设计。

然后在实验部分，对所设计的控制系统进行了仿真实验和分析。

最后，对研究的结果和结论进行了总结，并指出了研究的局限性和未来发展方向。

一、研究背景和意义工程机械在建筑、交通运输、矿山、农业等领域中具有重要作用。

随着科技的发展，现代工程机械逐渐向智能化、高效化、可靠化和安全化方向发展。

控制系统作为工程机械的核心部分，对于整个系统的性能和稳定性具有决定性作用。

CAN （Controller Area Network）是一种用于汽车、工业自动化等领域的高性能网络系统，具有传输速度快、可靠性高、灵活性好等优点。

CANopen协议是CAN总线的一种高层协议，能够提供较高的网络管理和诊断功能。

在工程机械控制系统中，基于CANopen协议的设计具有广泛的应用前景。

本文的研究旨在基于CANopen协议，设计一种高效、稳定、可靠的工程机械控制系统。

通过研究，可以提高工程机械的自动化水平、降低故障率、提高工作效率和安全性。

二、研究目的和方法本研究的主要目的是基于CANopen协议，设计一种适用于工程机械控制系统的网络架构和控制系统。

具体而言，研究内容包括：1. CANopen协议的特点和优点：深入研究CANopen协议的原理和应用，了解其特点和优点，为系统设计提供理论支持。

2. 控制系统总体设计：根据工程机械的实际情况，设计基于CANopen协议的控制系统总体结构，包括网络拓扑结构、设备节点、通信配置等。

3. 控制系统详细设计：根据总体设计，进行控制系统的详细设计，包括硬件设计、软件设计和系统调试等。

本研究采用的方法主要包括网络通信理论、控制理论和系统设计等。

中图分类号:T M30112 文献标志码:A 文章编号:100126848(2009)0920053204基于C ANopen 协议实现多电机系统实时控制李　澄,赵　辉,聂保钱(哈尔滨工业大学控制与仿真中心,哈尔滨　150001)摘　要:以混合动力试验台的研制为背景,结合车辆控制中CAN 总线的普及应用,分析并采用CAN 总线的高层CANopen 协议,实现了试验台中多电机系统的实时控制。

提供的CANopen 主从站节点的构建与设置以及功能编程方法,在系统实际运行中得以充分验证。

相关实现方案适用于多数工业自动化应用场合。

关键词:CAN 总线;CANopen 协议;多电机系统控制;现场总线;电机控制I m ple m en t a ti on of Rea l 2ti m e Con trol of M ulti 2m otor Syste m sBa sed on CANopen Protocol L I Cheng,ZHAO Hui,N IE Bao 2qian(Contr ol and Si m ulati on Center,Harbin I nstitute of Technol ogy,Harbin 150001,China )Abstract:Taking the devel opment of a HEV (Hybrid Electric Vehicle )test bench as the backgr ound,taking the popular app licati on of CAN bus in the vehicle industry int o account,this paper p resented a sche me t o i m p le ment the real 2ti m e contr ol of multi 2mot or syste m s in the test bench .One of CAN high layer p r ot ocol,CANopen had been analyzed and adop ted t o realize the real 2ti m e communicati on .Thebuilding and setting of the CANopen master and slave nodes,and relevant p r ogra m fl ow charts were p res 2ented in detail .Verified by the teat and operati on of the real syste m ,the sche me that app lied in this pa 2per is app licable in most industrial aut omati on app licati ons .Key W ords:CAN bus;CANopen p r ot ocol;Multi 2mot or syste m s contr ol;Fieldbus;Mot or contr ol收稿日期:20082052310　引　言CAN 总线是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络[1]。

基于CANopen协议的多机通讯设计
武强;杨玉岗
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2011(027)006
【摘要】针对煤矿中多机通讯系统要求远距离、抗干扰性强等特点,介绍了基于CANopen协议的多机通讯设计方法.基于TMS320F2812DSP的变频器平台,采用一主节点和两从节点组成CANopen网路的多机通讯方案.通过主节点与任一从节点的SDO报文和PDO报文的通信以及从节点一致性的实验表明,基于CANopen 协议的多机通讯数据传输快速、可靠性高、抗干扰性强.
【总页数】3页(P87-89)
【作者】武强;杨玉岗
【作者单位】125105,辽宁省,葫芦岛,辽宁工程技术大学,电气与控制工程学
院;125105,辽宁省,葫芦岛,辽宁工程技术大学,电气与控制工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD655
【相关文献】
1.基于RS485总线技术的PC机与单片机多机通讯设计 [J], 田拥军;赵光强;曾健平
2.基于RS-422总线的单片机多机通讯接口的设计与实现 [J], 桑胜举;张华;沈丁;安琦
3.基于RS485总线的嵌入式多机通讯设计 [J], 孟昭莹
4.基于CANopen协议的主节点通讯实现 [J], 邓遵义;宁祎
5.基于ATMEGAl28双串口的多机通讯接口板设计 [J], 孔秀艳
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基于CANopen协议的工程车辆网络系统的设计与实现的开题报告一、选题背景和意义随着工业自动化与信息化的快速发展，网络化的工程车辆系统逐渐成为现代工程施工领域的发展趋势和研究重点。

目前，工程车辆网络系统已广泛应用于煤矿、港口、城市道路施工、铁路维护等领域。

在工程车辆系统的设计中，车辆控制系统、通信系统、传感器系统等关键技术的应用，能够极大地提高工程施工效率和安全性，减少劳动力和物力的浪费。

CANopen协议作为一种常用的工业控制网络协议，已被广泛应用于工程车辆网络系统中。

因此，基于CANopen协议的工程车辆网络系统的设计与实现具有重要的实际意义和研究价值。

二、研究目的和内容本课题旨在研究和设计一种基于CANopen协议的工程车辆网络系统，通过实现车辆控制、通信和传感器等系统互联，提高工程施工的效率和安全性。

具体研究内容包括：1. CANopen协议的理论知识和通信机制等研究；2. 工程车辆控制系统设计，包括数据采集、传输和处理等功能实现；3. 工程车辆通信系统设计，基于CANopen协议实现车辆与车辆之间、车辆与控制站之间的数据交换；4. 工程车辆传感器系统设计，通过传感器采集数据，实现对车辆的状态监测和控制。

三、研究方法和技术路线首先，通过文献调研和理论学习，掌握CANopen协议的基础知识和通信机制等内容；其次，设计车辆控制系统，包括采集、传输和处理数据等功能实现；然后，设计车辆通信系统，通过CANopen协议实现车辆之间、车辆与控制站之间的数据交换；最后，设计车辆传感器系统，通过传感器采集数据实现对车辆的状态监测和控制。

具体技术路线如下：1. 确定研究内容和任务，进行文献调研和理论学习；2. 设计工程车辆控制系统，包括数据采集、传输和处理等功能；3. 设计工程车辆通信系统，实现车辆之间、车辆与控制站之间的数据交换；4. 设计工程车辆传感器系统，通过传感器采集数据实现对车辆的状态监测和控制；5. 进行系统集成和测试，验证系统的正确性和稳定性。

基于Canopen协议的运动控制系统设计刘玉倩张文靳卫国王慧(中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京，101601)摘要：描述了一种最广泛应用的现场总线CAN和最为成功的CAN应用层协议Canopen,介绍了CAN +Canopen工业控制总线解决方案，重点阐述了这种解决方案在一种工业控制模型中的实现。

同时对软件设计、设备调试中的问题提出解决方案，对系统效率、可靠性进行测试优化。

关键词：CAN；Canopen；运动控制；软件编程中文分类号：文献标志码：文章编号：Motion Control System Design Based on Canopen protocolLiu Yuqian, Fu Chunhe, Zhang Wen, Jin Weiguo(The 45th Research Institute of CETC,Beijing 101601,Chia)Abstract:This paper describes a widely used fieldbus CAN and the successful Application layer protocol Canopen ,introduces the CAN and Canopen industry control fieldbus solutions, emphatically expounds the realization of the field bus resolution in the industry control model. At the same time, put forward resolvents of problems in software design and machine debugging, tests and optimizes the system’s stability and efficiency.KeyWord: CAN；Canopen；motion control；software programCAN总线系统解决方案是利用CAN总线的优点及其特长为机器自动化设备提供高效、可靠、性价比高的解决方案。

２０１９年１２月第４７卷第２３期机床与液压ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＤｅｃ ２０１９Ｖｏｌ ４７Ｎｏ ２３ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－３８８１ ２０１９ ２３ ０３３本文引用格式：孙松丽，朱文亮，黄晓华，等．基于ＣＡＮｏｐｅｎ总线的弯管机多轴运动控制系统设计与实现［Ｊ］．机床与液压，２０１９，４７（２３）：１５３－１５９．ＳＵＮＳｏｎｇｌｉ，ＺＨＵＷｅｎｌｉａｎｇ，ＨＵＡＮＧＸｉａｏｈｕａ，ｅｔａｌ．ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＭｕｌｔｉ⁃ａｘｉｓＭｏｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＴｕｂｅ⁃ｂｅｎｄｉｎｇＭａｃｈｉｎｅＢａｓｅｄｏｎＣＡＮｏｐｅｎＢｕｓ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０１９，４７（２３）：１５３－１５９．收稿日期：２０１８－０８－１１作者简介：孙松丽（１９７５ ），女，硕士，副教授㊁高级工程师，研究方向为机电控制系统㊁工业机器人技术及应用㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｕｎｓｏｎｇｌｉ７５＠１６３ ｃｏｍ㊂通信作者：黄晓华（１９６９ ），男，博士，副教授，研究方向为机械制造及自动化㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｉｃｈｈｘｈ＠１６３ ｃｏｍ㊂基于ＣＡＮｏｐｅｎ总线的弯管机多轴运动控制系统设计与实现孙松丽１，朱文亮２，黄晓华３，瞿志俊１（１．南京理工大学泰州科技学院智能制造学院，江苏泰州２２５３００；２．淮海工学院机械与海洋工程学院，江苏连云港２２２００５；３．南京理工大学机械工程学院，江苏南京２１００９４）摘要：以弯管机多运动轴机械系统为基础，采用ＥＳＴＵＮ运动控制器＋ＭＣＧＳ触摸屏的硬件配置，在ＶＴＢ集成编程环境下，为实现基于ＣＡＮｏｐｅｎ总线的多轴交流伺服系统控制，对单轴定位运动控制实现路径进行了详细的设计㊂为实现弯管Ｃ轴与送料Ｙ轴在弯管工序下的同步协调运动，提出了速度主从同步控制与伺服驱动器转矩限制相结合的控制方案，达到了弯管时Ｙ轴主动送料与被动送料的自适应调整㊂工程应用结果表明：该系统工作可靠㊁性能良好，经济性佳㊂关键词：运动控制；可视化工具基础（ＶＴＢ）；ＣＡＮｏｐｅｎ；单轴定位；双轴同步中图分类号：ＴＰ２７３ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＭｕｌｔｉ⁃ａｘｉｓＭｏｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＴｕｂｅ⁃ｂｅｎｄｉｎｇＭａｃｈｉｎｅＢａｓｅｄｏｎＣＡＮｏｐｅｎＢｕｓＳＵＮＳｏｎｇｌｉ１，ＺＨＵＷｅｎｌｉａｎｇ２，ＨＵＡＮＧＸｉａｏｈｕａ３，ＱＵＺｈｉｊｕｎ１（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ＴａｉｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＮＪＵＳＴ，ＴａｉｚｈｏｕＪｉａｎｇｓｕ２２５３００，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＯｃｅａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕａｉｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＬｉａｎｙｕｎｇａｎｇＪｉａｎｇｓｕ２２２００５，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＮａｎｊｉｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１００９４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｕｌｔｉ⁃ｍｏｔｉｏｎａｘｉｓｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｔｕｂｅ⁃ｂｅｎｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ，ｈａｒｄｗａｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｕｓｉｎｇＥＳＴＵＮｍｏｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ＋ＭＣＧＳｔｏｕｃｈｓｃｒｅｅｎｉｓａｄｏｐｔｅｄａｎｄｉｎｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆＶｉｓｕａｌＴｕｒｂｏＢａｓｉｃ（ＶＴＢ），ｆｒｏｍｔｈｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｏｆｃｏｎｔｒｏｌｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｍｕｌｔｉ⁃ａｘｉｓＡＣｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ（ＣＡＮｏｐｅｎ）ｂｕｓ，ｔｈｅｒｅａｌｉｚａ⁃ｔｉｏｎｐａｔｈｏｆｔｈｅｓｉｎｇｌｅ⁃ａｘｉｓｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｍｏｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓａｎｄｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｍｏｖｅ⁃ｍｅｎｔｏｆｔｈｅｃｕｒｖｅｄＣ⁃ａｘｉｓａｎｄｔｈｅｆｅｅｄｉｎｇＹ⁃ａｘｉｓｉｎｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ａｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｓｐｅｅｄｍａｓｔｅｒ⁃ｓｌａｖｅｓｙｎｃｈｒｏ⁃ｎｏｕｓｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｔｈｅｔｏｒｑｕｅｌｉｍｉｔｏｆｔｈｅｓｅｒｖｏｄｒｉｖｅｒｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈａｃｈｉｅｖｅｄｔｈｅａｄａｐｔｉｖｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅＹａｘｉｓａｃｔｉｖｅｆｅｅｄｉｎｇａｎｄｐａｓｓｉｖｅｆｅｅｄｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗｏｒｋｓｒｅｌｉａｂｌｙ，ａｎｄｈａｓｇｏｏｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｅｃｏｎｏｍｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｏｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ；ＶＴＢ；ＣＡＮｏｐｅｎ；Ｓｉｎｇｌｅａｘｉｓｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ；Ｄｕａｌａｘｉｓｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ０㊀前言中国制造２０２５ 国家战略实施以来，快速推动了传统制造业转型升级的发展速度，提升了发展质量，高端制造㊁智能制造已成为现代制造业的典型特征㊂高精度㊁高速度㊁柔性化㊁网络化已成为现代数控技术的发展方向［１］㊂多轴运动控制系统在高端制造装备中被广泛采用［２］㊂为实现高精度多轴控制，有效协调各轴运动过程，高速实时数据交换是关键要素之一［３］㊂作为一种工业数据总线，现场总线主要解决工业现场设备之间的信息传递问题，具有抗干扰性好㊁传输速度快㊁双向同时通信等优点，近年来得到迅速发展和广泛应用［４］㊂将现场总线技术应用于伺服系统也已成为运动控制领域研究热点之一㊂ＣＡＮｏｐｅｎ协议是一种基于ＣＡＮ总线的应用层协议，由ＣｉＡ协会１９９４年推出㊂基于此协议的ＣＡＮｏｐｅｎ总线具有传输距离长㊁数据传输速度率大㊁总线成本低㊁总线利用率高等特点［５］，广泛应用于运动控制㊁工程机械㊁船舶运输㊁电梯网络等行业㊂因此，本文作者基于弯管机多运动轴本体结构，提出以运动控制器为控制核心的弯管机控制系统设计方案，并将ＣＡＮｏｐｅｎ现场总线技术应用其中，以实现多轴伺服系统的协调控制㊂基于ＣＡＮｏｐｅｎ总线的多轴运动控制较脉冲控制的实时性好㊁传输快㊁节省硬件数量㊁抗干扰能力强㊁开放性好㊁便于网络管理［６－７］，可以很好地满足弯管机高精度㊁高效率㊁柔性化的管件弯制加工新要求，具备良好的经济性和较优的市场推广价值㊂１㊀弯管机各运动轴控制要求图１所示为基于绕弯工艺的弯管机工作原理示意图㊂主要包含３个运动，①Ｙ轴运动也称送料轴运动㊂是指管件由小车前端管夹夹持并跟随小车沿水平方向前移或后退的运动；②Ｂ轴运动也称转角轴运动㊂是指小车前端管夹夹持管件以Ｙ轴为轴线进行的空间旋转运动；③Ｃ轴运动也称弯管轴运动㊂是指弯管机主模和弯曲模绕模中心进行的旋转运动㊂其中，弯曲模半径决定管件的弯曲半径㊂送料Ｙ轴㊁转角Ｂ轴㊁弯管Ｃ轴，是弯管机３个主要运动轴，在该系统中均采用交流伺服系统进行半闭环控制㊂主模㊁随动模㊁导模等沿Ｌ１㊁Ｌ２方向的辅助弯管动作控制，由弯管机液压系统驱动控制㊂图１㊀弯管机工作原理图弯管前，Ｙ轴前行送料至位，Ｂ轴转角至位，主模与弯曲模配合夹紧管件；弯管时，主模和弯曲模带动被夹紧的管件一起绕弯曲模中心进行Ｃ轴旋转；同时，Ｙ轴同步前行，随动模㊁导模同步前推㊂通过控制Ｃ轴的旋转角度，可形成半径固定㊁角度不同的弯度㊂由此，系统对各运动轴的核心控制要求是：能实现对送料Ｙ轴㊁转角Ｂ轴㊁弯管Ｃ轴３个运动轴快速㊁可靠㊁精确的位置控制，弯管时水平前行的送料Ｙ轴与旋转的弯管Ｃ轴的同步协调控制，以及各运动轴的合理逻辑控制㊂２㊀控制系统硬件设计该控制系统包括上位机和下位机两大部分，其硬件设计框图如图２所示㊂图２㊀硬件设计框图㊀㊀上位机采用内嵌ＭＣＧＳ组态软件的触摸屏，主要实现系统人机交互和监控功能；下位机以埃斯顿ＥＳ⁃Ｍｏｔｉｏｎ⁃ＮＧＥＶ⁃２１１⁃Ｂ０型运动控制器为核心，与上位机通过ＭＯＤＢＵＳ总线通信；多轴交流伺服系统由２台伺服驱动器＋３台伺服电机组成，所有的伺服驱动器均通过ＣＡＮｏｐｅｎ总线与运动控制器进行通信㊂ＥＴＳ⁃１０１０ＡＰＣ⁃ＣＡＮ型伺服驱动器同时驱动两轴伺服电机，用于送料Ｙ轴与转角Ｂ轴的驱动㊂这种一对二的双轴伺服驱动器较一对一的单轴伺服驱动器既明显节省了安装空间，又充分利用了处理芯片资源，性价比高㊂弯管Ｃ轴的运动则由ＰｒｏＮｅｔ⁃Ｅ⁃３０Ｄ型伺服驱动器驱动㊂外部的数字量输入输出信号，分别通过Ｊ１㊁Ｊ２端子和ＨＳＦ１６Ｐ㊁ＨＳＦ０４Ｐ接口板直接与运动控制器㊁ＮＧＭＩＯ模块相连㊂３㊀ＶＴＢ程序设计简介该控制系统的控制核心是ＮＧＥＶ型运动控制器，该控制器具有一个主／从ＣＡＮｏｐｅｎ，支持ＤＳ３０１⁃ＤＳ４０１⁃ＤＳ４０２协议，程序设计支持ＶＴＢ集成开发环境㊂３ １㊀ＶＴＢ简介ＶＴＢ（ＶｉｓｕａｌＴｏｏｌＢａｓｉｃ）是一种面向对象编程的集成开发环境，采用Ｗｉｎｄｏｗｓ的图形化交互界面，整合了一个大的对象和函数库，内含开发应用所需的所有工具，能通过编写更少的源代码实现快速开发应㊃４５１㊃机床与液压第４７卷用，以及ＣＡＮｏｐｅｎ㊁ＥｔｈｅｒＣＡＴ㊁ＭＯＤＢＵＳ等现场总线的便捷使用［８］㊂在ＶＴＢ的Ｐｒｏｊｅｃｔ工程管理器界面，可以快速选择和导航工程中所有页面㊂在Ｐｒｏｊｅｃｔ相对应的树视图中，对应有两大部分，第一部分用于定义程序中使用的变量，另一部分作为任务管理，用于实现不同任务对应的程序设计㊂ＶＴＢ提供了中断任务和合作任务两种任务类型㊂中断任务优先级高，可以以固定频率打断合作任务后执行㊂中断任务包括任务ＰＬＣ（ＴａｓｋＰＬＣ）与任务时间工作（ＴａｓｋＴｉｍｅ），任务ＰＬＣ主要用于快速和精确的任务管理，优先级最高，不能被其他任何任务中断㊂因此，根据功能实现的需要，在本弯管机控制系统设计中，将Ｉ／Ｏ点扫描作为ＴａｓｋＰＬＣ任务，具有最高中断优先级；运动控制器与上位机触摸屏的通信由ＭＯＤＢＵＳ＿ＲＴＵ对象实现，作为ＴａｓｋＴｉｍｅ任务，具有次中断优先级㊂控制系统中其他工作列为合作任务，合作任务包含页面任务（Ｐａｇｅ）与主任务（Ｍａｉｎ），均为逐个顺序执行㊂３ ２㊀ＶＴＢ配置采用ＶＴＢ编写程序前，首先需在ＶＴＢ环境下完成几种配置的设置㊂（１）系统配置㊂根据硬件系统进行运动控制器㊁总线通信协议设置，如图３㊁４所示㊂图３㊀运动控制器ＶＴＢ配置图４㊀总线协议ＶＴＢ设置（２）Ｏｂｊｅｃｔｓ对象配置，设置对象的主要参数㊂该控制系统程序设计中，需配置的对象包括：驱动送料Ｙ轴与转角Ｂ轴的ＥＴＳ⁃１０１０ＡＰＣ⁃ＣＡＮ伺服驱动器，类对象为Ｅｓｔｕｎ＿ＥＴＳ ｖｃｏ；驱动弯管Ｃ轴的ＰｒｏＮｅｔ⁃Ｅ⁃３０Ｄ伺服驱动器，类对象为ＣｉＡＤＳ４０２；用于实现运动控制器与上位机触摸屏之间通信的ＭＯＤＢＵＳ总线，类对象为ＭｏｄｂｕｓＲＴＵ㊂在ＶＴＢ中，通过浏览器的方式配置对象，会同时将包含对象参数名和参数值的参数表格自动地加载到系统内部的闪存［９］㊂（３）ＣＡＮｏｐｅｎ网络配置，用以明确从站节点数量和拟通过ＰＤＯ交换的数据内容㊂ＶＴＢ中内含一个ＣＡＮｏｐｅｎ配置软件，可以方便快捷地完成系统ＣＡＮｏ⁃ｐｅｎ网络配置㊂需注意的是，从站设备所允许配置的ＰＤＯ由设备硬件决定，即由设备ＥＤＳ文件描述决定，与ＶＴＢ中的ＣＡＮｏｐｅｎ配置软件无关㊂因此，ＣＡＮｏ⁃ｐｅｎ网络配置前，必须保证用于描述或定义从站设备属性的标准ＥＤＳ文件已被正确安装㊂该系统运动控制器为主站，用于配置从站节点㊁管理网络㊁控制从站节点状态转移以及监控从站节点心跳报文㊂从站节点有２个，ＰｒｏＮｅｔ伺服驱动器用于驱动弯管Ｃ轴，节点地址为１；ＥＴＳ伺服驱动器用于驱动送料Ｙ轴和转角Ｂ轴，节点地址为２㊂ＣＡＮｏｐｅｎ网络拓扑图如图５所示㊂图５㊀ＣＡＮｏｐｅｎ网络拓扑图ＣＡＮｏｐｅｎ网络配置内容包括：从站节点，每一节点下ＴＩＭＥＯＵＴ参数㊁ＰＤＯ（ＲＰＤＯ㊁ＴＰＤＯ）参数㊁Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ参数等㊂其中，ＴＩＭＥＯＵＴ参数用于规定主站进行从站初始化的次数和每次初始化的用时，主站通过多次规定时间内的初始化工作，可以避免从站设备未来得及被配置的情况发生；ＰＤＯ配置是ＣＡＮ⁃ｏｐｅｎ网络配置的重要内容，影响整个网络的使用效果［１０］㊂ＰＤＯ所需设置的参数有Ｍｏｄｏ（ＰＤＯ工作模式）㊁ＣＯＢ⁃ＩＤ（通信参数索引）以及映射对象㊂图６所示为ＴＰＤＯ配置界面，ＣＯＢ⁃ＩＤ值由ＣＡＮｏｐｅｎ配置软件自动设置㊂右侧区域显示的Ｚ＿ｓｔａｔｕｓｗｏｒ（１６）㊁Ｚ＿ｐｏｓｉｔｉｏｎａｃｔｕａｌｖａｌｕｅ（３２）是当前ＰＤＯ映射的对象名称和位数㊂若需查看映射对象的具体内容，双击对象名称即可㊂㊃５５１㊃第２３期孙松丽等：基于ＣＡＮｏｐｅｎ总线的弯管机多轴运动控制系统设计与实现㊀㊀㊀图６㊀ＰＤＯ配置主界面图７所示为ＣＡＮｏｐｅｎ网络配置主界面，表１为ＣｉＡＤＳ４０２节点ＣＡＮｏｐｅｎ配置的主要参数表㊂图７㊀ＣＡＮｏｐｅｎ网络配置主界面表１㊀ＣｉＡＤＳ４０２节点ＣＡＮｏｐｅｎ配置参数表（节点地址为１）参数名称参数内容设定内容１设定内容２备注２ＴＩＭＥＯＵＴｒｅｐｅａｔｎｕｍｂｅｒ５ｒｅｐｅａｔｔｉｍｅ５００ｍｓＰＤＯ＿ＴＸ１ｍｏｄｅｆａｓｔｂｙｔｅ／Ｃｏｂ＿ｉｄ１８１ｈＺ＿ｓｔａｔｕｓｗｏｒｄ６０４１ｈ，０ｈ１６ｂｉｔｓ弯管Ｃ轴状态字Ｚ＿ｐｏｓｉｔｉｏｎａｃｔｕａｌｖａｌｕｅ６０６４ｈ，０ｈ３２ｂｉｔｓ弯管Ｃ轴实时位置ＰＤＯ＿ＲＸ１ｍｏｄｅｆａｓｔｂｙｔｅ６ＣＯＢ＿ＩＤ２０１ｈＺ＿ｃｏｎｔｒｏｌｗｏｒｄ６０４０ｈ，０ｈ１６ｂｉｔｓ弯管Ｃ轴控制字Ｚ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐｏｓｉｔｉｏｎ６０７Ａｈ，０ｈ３２ｂｉｔｓ弯管Ｃ轴目标位置ＰＤＯ＿ＲＸ２ｍｏｄｅｆａｓｔｂｙｔｅ４ＣＯＢ＿ＩＤ３０１ｈＺ＿ｐｒｏｆｉｌｅｖｅｌｏｃｉｔｙ６０８１ｈ，０ｈ１６ｂｉｔｓ弯管Ｃ轴目标速度ｐａｒａｍｅｔｅｒＰｒｏｆｉｌｅ＿ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ６０８３ｈ，０ｈ５００００弯管Ｃ轴加速度Ｐｒｏｆｉｌｅ＿ｄｅｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ６０８４ｈ，０ｈ５００００弯管Ｃ轴减速度Ｈｏｍｉｎｇｍｅｔｈｏｄ６０９８ｈ，０ｈ１７弯管Ｃ轴回零模式Ｓｐｅｅｄｄｕｒｉｎｇｓｅａｒｃｈｆｏｒｓｗｉｔｃｈ６０９９ｈ，１ｈ１０００弯管轴限位开关搜索速度４㊀单轴伺服定位运动控制实现通过ＣＡＮｏｐｅｎ总线实现伺服系统定位运动控制，一般控制流程是：首先改变伺服状态机状态，使其进入伺服使能，然后通过ＳＤＯ设置伺服系统工作模式，再通过ＰＤＯ发送目标位置和目标速度，最后通过ＰＤＯ发送控制字启动电机㊂４ １㊀状态机状态机用于规定从站设备初始化时，如何按固定流程从一个状态转移到另一个状态㊂伺服驱动器作为该系统ＣＡＮｏｐｅｎ网络中具有单独节点地址的从站设备，不能自行进行状态转移，必须由主控设备控制进行㊂因此，该系统伺服驱动器的状态转移依靠运动控㊃６５１㊃机床与液压第４７卷制器向其发送的控制字（Ｃｏｎｔｒｏｌｗｏｒｄ）来实现㊂图８所示为ＤＳ４０２协议下状态机状态转移流程㊂状态机分成主电关闭（ＰｏｗｅｒＤｉｓａｂｌｅｄ）㊁主电打开（ＰｏｗｅｒＥｎａｂｌｅｄ）和Ｆａｕｌｔ３个部分㊂所有状态在发生报警后均进入Ｆａｕｌｔ［１１］㊂上电后在进入（１）ＳｗｉｔｃｈｏｎＤｉｓａｂｌｅ状态时，可以进行ＣＡＮ通信，配置驱动器，但主电关闭，电机没有被励磁㊂经过（２）㊁（３）㊁（４）后，进入ＯｐｅｒａｔｉｏｎＥｎａｂｌｅ状态，伺服驱动器伺服使能㊂图８㊀ＤＳ４０２状态机图［１２］４ ２㊀控制字Ｃｏｎｔｒｏｌｗｏｒｄ和状态字Ｓｔａｔｕｓｗｏｒｄ通过ＣＡＮｏｐｅｎ总线控制伺服系统运动，必须掌握配合使用控制字和状态字来控制和了解从站节点设备的状态机［１３］㊂其中，控制字用于控制状态机进行状态转移，在对象字典中的索引为６０４０ｈ，无子索引，通过向伺服驱动器６０４０ｈ参数写入不同值的控制字，即可改变其工作状态㊂状态字用于显示状态机所处状态信息，在对象字典中的索引是６０４１ｈ，无子索引，通过读取６０４１ｈ的参数值，即可了解伺服驱动器状态机所处状态㊂４ ３㊀伺服使能如前所述，通过发送控制字和确认状态字，改变伺服驱动器状态机状态，使其进入Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｅｎａｂｌｅ伺服使能状态㊂下面以送料轴伺服使能为例，进行程序设计说明㊂ｆｕｎｃｔｉｏｎａｘｉｓｅｎａｂｌｅ＿ｘ（）ａｓｖｏｉｄ／∗送料Ｙ轴使能函数∗／ｓｅｌｅｃｔｅｎａｂｌｅｓｔｅｐ＿ｘｃａｓｅ０ｘ＿ｃｏｎｔｒｏｌｗｏｒｄ＝１２８ｉｆ（（ｘ＿ｓｔａｔｕｓｗｏｒｄ＆０ｘ４ｆ）＝０ｘ４０）ｅｎａｂｌｅｓｔｅｐ＿ｘ＝１ｅｎｄｉｆｃａｓｅ１ｘ＿ｃｏｎｔｒｏｌｗｏｒｄ＝６ｉｆ（（ｘ＿ｓｔａｔｕｓｗｏｒｄ＆０ｘ６ｆ）＝０ｘ２１）ｅｎａｂｌｅｓｔｅｐ＿ｘ＝２ｅｎｄｉｆｃａｓｅ２ｘ＿ｃｏｎｔｒｏｌｗｏｒｄ＝７ｉｆ（（ｘ＿ｓｔａｔｕｓｗｏｒｄ＆０ｘ６ｆ）＝０ｘ２３）ｅｎａｂｌｅｓｔｅｐ＿ｘ＝３ｅｎｄｉｆｃａｓｅ３ｘ＿ｃｏｎｔｒｏｌｗｏｒｄ＝１５ｉｆ（（ｘ＿ｓｔａｔｕｓｗｏｒｄ＆０ｘ６ｆ）＝０ｘ２７）ｅｎａｂｌｅｓｔｅｐ＿ｘ＝４ｅｎｄｉｆｅｎｄｓｅｌｅｃｔｅｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎ４ ４㊀定位控制ＰｒｏＮｅｔ／ＥＤＳ／ＥＴＳ伺服驱动器目前支持ＣＡＮｏｐｅｎＤＳＰ４０２中的位置㊁速度㊁转矩㊁回零㊁位置插补共５种运动控制模式，通过索引为６０６０ｈ的ｍｏｄｅｓｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎ参数变量可以进行具体工作模式的设置，并可通过索引为６０６１ｈ的ｍｏｄｅｓｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎｄｉｓｐｌａｙ参数变量进行查询㊂该控制系统中的轴运动方式主要为位置模式㊁回零模式㊂确定伺服使能成功后，即可启动定位控制㊂先通过发送ＳＤＯ，将伺服控制模式设置为位置模式，再发送位置和速度对应的ＰＤＯ数据，再发送启动控制字即可控制伺服电机按目标速度㊁目标位置运行㊂（１）发送ＳＤＯ，将工作模式设置为位置模式㊂在ＶＴＢ环境下，调用ＶＴＢ函数ｐｘｃｏ＿ｓｄｏｄｌ（２，０ｘ６０６０，０，１，ｖａｌｕｅ（）），则可完成轴控制模式的修改㊂函数参数中，２表示节点地址，０ｘ６０６０为控制模式参数索引，０为子索引，数据１表示将ＡＸ１轴（送料轴）控制模式设置为位置模式㊂（２）通过ＰＤＯ，发送位置和速度数据位置和速度参数值用提前定义好的变量表示，并确定好计算公式㊂例如，ｘ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐｏｓｉｔｉｏｎ是表示送料Ｙ轴目标位置的变量，它等于Ｙ轴的当前位置与人机交互界面输入的下一弯直线段长度之和㊂ｓｅｎｄｐｏｓ＿ｃｏｅ变量表示位置单位换算因子㊂ｘ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐｏｓｉｔｉｏｎ＝ｘ＿ｐｏｓｉｔｉｏｎ＿ａｃｔｕａｌ＿ｖａｌｕｅ＋Ａｕｔｏ＿ＳｅｎｄＬｏｎｇｔｈ∗ｓｅｎｄｐｏｓ＿ｃｏｅ㊃７５１㊃第２３期孙松丽等：基于ＣＡＮｏｐｅｎ总线的弯管机多轴运动控制系统设计与实现㊀㊀㊀ｘ＿ｐｒｏｆｉｌｅ＿ｖｅｌｏｃｉｔｙ＝Ｍａｎｕ＿ＳｅｎｄＳｐｅｅｄ∗ｓｅｎｄｓｐｅｅｄ＿ｃｏｅ（３）发送控制字ｘ＿ｃｏｎｔｒｏｌｗｏｒｄ为０ｘ１ｆ时表示轴启动运行；ｘ＿ｃｏｎ⁃ｔｒｏｌｗｏｒｄ为０ｘ１０ｆ表示轴停止运行㊂上面提及的单位换算因子是按照ＥＳＴＵＮ伺服驱动器与ＶＴＢ使用要求而设置㊂主要目的是为了在软件程序设计时建立好转速㊁位置等执行机构对应使用的单位（用户单位）与驱动器内部单位之间的单位换算系数，以实现两个不同单位之间的匹配，便于用户在操作使用弯管机时更快捷地完成相关参数设置㊂例如，本弯管机控制系统上位机人机交互界面参数设置时对应使用的直线位移单位是ｍｍ，而伺服驱动器内部规定的位移单位为ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ（脉冲），两者之间即存在换算关系㊂因此，在进行程序设计时，应根据系统设计和配置提前计算好单位换算因子的值㊂５㊀双轴伺服同步协调控制由上述弯管机控制要求可知，弯管时，随着弯管Ｃ轴的旋转，Ｙ轴送料小车需同步前行㊂即弯曲模旋转的线速度与Ｙ轴前行的线速度须一致，保持同步性㊂解决Ｙ轴与Ｃ轴同步性的一般方法是：弯管之前，撤消Ｙ轴使能；弯管过程中，由被主模与弯曲模夹紧的管材拖动Ｙ轴送料小车前行；弯管结束后，在主模与弯曲模夹紧解除后，再对Ｙ轴上使能，Ｙ轴主动前行完成下一弯的送料㊂在这种方式下，弯管时，管件承受一定的轴向拉力，对管件质量尤其是薄壁管件质量产生隐患㊂针对此问题，经实验验证后，对弯管时Ｃ轴与Ｙ轴线速度同步采用了 双轴速度主从同步控制＋驱动器转矩限制 相结合的控制实现方式，弯管Ｃ轴为主动轴，送料Ｙ轴为从动轴㊂在这种方式下，Ｙ轴电机速度给定值来自于Ｃ轴电机的速度反馈值，Ｃ轴电机受到负载扰动或出现速度突变时，Ｙ轴电机可以随时跟踪变化，满足电机同步跟随需要，具有良好的跟随性，同步精度得以保证［１４］㊂同时，通过设置驱动器参数Ｐｎ４０３＝３０，Ｐｎ４０４＝３０，将从动Ｙ轴伺服电机正转和反转扭矩外部限制设定为额定转矩的３０％㊂这样，当两轴同步情况良好时，Ｙ轴送料小车以主动跟随方式送料；当Ｃ轴速度高于Ｙ轴时，Ｙ轴送料小车以主动跟随＋被动拖动相结合的方式送料；当Ｃ轴速度低于Ｙ轴速度时，Ｙ轴由于有输出转矩限制，电机输出功率不会持续上升，从而避免系统频繁报警停机，使系统可以连续可靠运行㊂６㊀系统调试与验证对基于上述控制原理设计开发的弯管机控制系统，通过弯制加工一款家具座椅支架进行了验证㊂图９为座椅支架三维设计图㊂图９㊀座椅支架三维设计图基于ＣＡＮｏｐｅｎ总线的伺服控制系统，在进行系统调试时，首先应完成ＣＡＮｏｐｅｎ总线通信参数的设置，以确保系统正常通信㊂ＣＡＮｏｐｅｎ总线通信参数设置包含两部分：一是主站的运动控制器参数设置，已在ＶＴＢ环境下通过系统配置完成；二是从站的伺服驱动器参数设置，主要通过驱动器面板操作设置完成㊂此处以ＥＴＳ伺服驱动器为例，对需设置的参数及参数值进行说明，见表２㊂表２㊀ＥＴＳ⁃１０１０ＡＰＣ⁃ＣＡＮ伺服驱动器主要参数设置序号参数号名称及说明Ａ轴（送料）Ｂ轴（转角）１Ｐｎ８４０ ２电机功率等级选择３３２Ｐｎ００５ ３电机型号１０３Ｐｎ００６ ０总线类型选择３３４Ｐｎ７０３ＣＡＮ通信速率４４５Ｐｎ７０４ＣＡＮ通信节点２２６Ｐｎ４０３正转扭矩外部限制３０７Ｐｎ４０４反转扭矩外部限制３０８Ｐｎ５１０将输入信号分配至端口７６５４９Ｐｎ５１３总线控制输入接点高位使能１１００１０Ｐｎ１００ ０用户手动增益００１１Ｐｎ１０２速度环增益４００４００１２Ｐｎ１０４位置环增益８０８０㊀㊀系统通信正常后按照座椅骨架三维设计图，在人机交互界面下，按照管路Ｙ（送料长度）㊁Ｂ（空间转角）㊁Ｃ（弯管角度）各参数进行参数值输入，同时应指定弯管时各弯对应弯曲模号（该系统为二层弯管模结构），参数编程输入界面如图１０所示㊂最终弯制成品如图１１所示，效果良好㊂㊃８５１㊃机床与液压第４７卷图１０㊀管件参数输入的人机交互界面图１１㊀㊀弯制实物７㊀结论以弯管机多运动轴机械结构为基础，基于ＣＡＮｏ⁃ｐｅｎ总线，按照ＶＴＢ程序设计流程，介绍了ＶＴＢ环境下的多种配置方法，对与运动控制实现高度相关的状态机状态转移控制进行了程序设计，明确了以ＥＳｍｏｔｉｏｎ运动控制器为控制核心㊁基于ＣＡＮｏｐｅｎ总线协议的单轴运动控制实现路径㊂同时，针对弯管机送料Ｙ轴与弯管Ｃ轴的同步协调控制要求，提出了双轴速度主从同步控制与驱动器转矩限制相结合的控制方法㊂整个系统经实例验证，证明其效果良好㊂参考文献：［１］ＨＥＳＣ，ＨＵＡＮＧＤＧ，ＦＥＮＧＤＷ，ｅｔａｌ．ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＣＡＤ／ＣＡＭＳｙｓｔｅｍｆｏｒＰＣ⁃ｂａｓｅｄＣＮＣＰｉｐｅＢｅｎｄｅｒＭａ⁃ｃｈｉｎｅ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆ２００８ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒ⁃ｅｎｃｅｏｎＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ．Ｔａｋａｍａｔｓｕ，２００８：４５５－４６０．［２］王玮．永磁交流伺服系统网络化多轴驱动的关键技术研究［Ｄ］．杭州：浙江理工大学，２０１５．［３］周凯．基于实时以太网的高性能多轴数控系统［Ｊ］．制造技术与机床，２０１１（３）：１５７－１６１．ＺＨＯＵＫ．Ｈｉｇｈ⁃ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＭｕｌｔｉ⁃ａｘｉｓＮＣＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＲｅａｌ⁃ｔｉｍｅＥｔｈｅｒｎｅｔ［Ｊ］．ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ，２０１１（３）：１５７－１６１．［４］曾武．ＣＡＮｏｐｅｎ协议在伺服控制系统中的应用研究［Ｄ］．湘潭：湘潭大学，２０１４．［５］［德］ＨＯＬＧＥＲＺＥＬＴＷＡＮＧＥＲ．现场总线ＣＡＮｏｐｅｎ设计与应用［Ｍ］．周立功，黄晓清，严寒亮，译．北京：北京航空航天大学出版社，２０１１．［６］高豹江．基于ＦＰＧＡ的四轴伺服控制系统的设计［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨理工大学，２０１５．［７］王伟，曾宪献，刘海燕．现场总线技术现代化工厂的应用［Ｊ］．装备制造技术，２０１４（５）：２３５－２３７．ＷＡＮＧＷ，ＺＥＮＧＸＸ，ＬＩＵＨＹ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＦｉｅｌｄｂｕｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＭｏｄｅｒｎＣｈｅｍｉｃａｌＰｌａｎｔ［Ｊ］．ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１４（５）：２３５－２３７．［８］ＰＲＯＭＡＸＳＲＬ．ＮｅｘｔＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＮＧＭＥＶ０ＵｓｅｒＭａｎｕａｌ（Ｒｅｖ．１．００．０１）［Ｚ］ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｒｏｍａｘ．ｉｔ．［９］ＰＲＯＭＡＸＳＲＬ．Ｉｔａｌｙ，ＶＴＢ⁃ＶｉｓｕａｌＴｏｏｌＢａｓｉｃＧｕｉｄｅＯｂｊｅｃｔｓ（Ｒｅｖ．１．０．０）［Ｚ］．２０１３，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｒｏｍａｘ．ｉｔ．［１０］段建民，焦圣伟，徐喆．ＣＡＮｏｐｅｎ协议栈ＰＤＯ的配置方法研究［Ｃ］／／中国仪器仪表学会２００８年学术年会暨第二届智能检测控制技术及仪表装置发展研讨会．北京，２００８．［１１］邓遵义，宁祎．ＣＡＮｏｐｅｎ协议剖析及其在伺服电机控制中的实现［Ｊ］．机电工程，２００８，２４（８）：３９－４１．ＤＥＮＧＺＹ，ＮＩＮＧＹ．ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣＡＮｏｐｅｎａｎｄＩｍｐｌｅ⁃ｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＣｏｎｔｒｏｌｏｆＳｅｒｖｏｍｏｔｏｒ［Ｊ］．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｇａｚｉｎｅ，２００８，２４（８）：３９－４１．［１２］ＣＩＡ．ＤＳＰ４０２Ｖ２．０－ＣＡＮｏｐｅｎＤｅｖｉｃｅＰｒｏｆｉｌｅｆｏｒＤｒｉｖｅｓａｎｄＭｏｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ［Ｓ］．ＣＡＮｉｎＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｅＶ，１９９８．［１３］ＥＳＴＵＮ伺服ＣＡＮｏｐｅｎ用户手册Ｖ１．０１版［Ｚ］．南京埃斯顿自动控制技术有限公司．２０１５－１２－２８．［１４］李岩明．铝管成型机的多伺服电机同步控制研究［Ｄ］．沈阳：沈阳理工大学，２０１３．（责任编辑：卢文辉）㊃９５１㊃第２３期孙松丽等：基于ＣＡＮｏｐｅｎ总线的弯管机多轴运动控制系统设计与实现㊀㊀㊀。

基于CANopen协议的分布式控制系统的研究的开题报告1.研究背景和意义CANopen作为一种现代化的分布式控制系统协议，已经成为了工业控制领域的重要组成部分。

该协议具有高速、高可靠性、简单灵活等特点，在各种工业自动化场合得到了广泛应用。

随着工业自动化技术的发展，分布式控制系统在模块化、智能化、网络化方面的应用需求越来越高，因此，在CANopen协议的基础上研究分布式控制系统的设计、开发和应用，具有非常重要的实际意义。

2.研究目标和内容研究目标：基于CANopen协议的分布式控制系统的设计、开发和应用，提高系统的稳定性和可靠性，为工业自动化提供高效的分布式控制系统解决方案。

研究内容：1）CANopen协议的分析和应用。

2）分布式控制系统的设计和开发。

3）系统软硬件设计，包括微处理器的选择、架构设计和相关软硬件接口设计等。

4）系统的实现和测试，包括系统的集成测试和性能测试等。

5）系统的应用和推广，为工业控制系统提供高效、稳定的控制方案。

3.研究方法和步骤研究方法：文献资料调研、理论分析、系统设计、硬件调试、实验测试等。

研究步骤：1）了解CANopen协议的基本原理和应用领域。

2）确定研究内容和项目要求。

3）进行系统软硬件架构设计和开发。

4）进行系统功能测试和性能测试。

5）根据测试结果对系统进行优化和改进，保证系统的稳定性和可靠性。

6）撰写论文和报告，对研究成果进行总结和归纳。

4.预期成果1）基于CANopen协议的分布式控制系统的设计和实现，可以用于工业自动化领域。

2）通过对系统的功能、性能、稳定性等方面的测试，分析系统的优缺点，进行改进和优化；并总结出一套可行的分布式控制系统设计方法。

3）为CANopen协议的应用和分布式控制系统的研究提供一定的参考。

5.研究难点和创新点研究难点：分布式控制系统的设计和实现。

创新点：通过CANopen协议的应用，可以大大提高系统的稳定性和可靠性。

同时，本研究还将探索适用于分布式控制系统的新型设计方法和优化方案。

基于CANOPEN的过程控制系统的设计的开题报告一、选题背景及意义随着工业自动化的不断发展，过程控制系统已经成为现代工厂正常运行的重要组成部分。

CANOPEN作为一种现代化的控制总线技术，具有较高的稳定性、可靠性和高效性，因此在过程控制系统设计中得到了广泛应用。

本次选题旨在基于CANOPEN技术对过程控制系统进行设计，构建一个高可靠性和高性能的过程控制系统，提高生产效率和质量，降低成本，有着重要的实际意义。

二、研究内容及技术路线本次研究的内容主要包括以下几个方面：1. CANOPEN总线技术的研究与应用：研究CANOPEN技术的结构和原理，尤其是在过程控制系统中的应用，掌握CANOPEN通讯协议和通讯方式；2. 过程控制系统软件平台的设计：研究过程控制系统软件平台的架构设计，包括数据采集、控制、操作界面等模块的设计和实现；3. 过程控制系统硬件设计：研究过程控制系统硬件平台的选型和设计，包括传感器、执行器、控制器等模块的选型和设计；4. 过程控制系统集成实现：将软件平台和硬件平台进行集成实现，进行整体测试和调试，验证系统的可靠性和稳定性。

技术路线如下：1. 研究CANOPEN技术的相关企业标准和技术规范，掌握通信协议和通信方式；2. 设计过程控制系统的软件平台，实现数据采集、控制、操作等模块，并进行相关测试和验证；3. 根据设计需求选取合适的硬件平台，进行传感器、执行器、控制器等模块的选型与设计并进行相关测试和验证；4. 将软件平台和硬件平台进行集成实现，进行整体测试和调试，验证系统的可靠性和稳定性。

三、预期成果本次研究预期实现一个基于CANOPEN技术的高可靠性和高性能的过程控制系统，具体成果包括：1. CANOPEN技术在过程控制系统中的应用，掌握CANOPEN通信协议和通信方式；2. 过程控制系统软件平台的架构设计和实现，包括数据采集、控制、操作界面等模块的设计和实现；3. 过程控制系统硬件平台的选型和设计，包括传感器、执行器、控制器等模块的选型和设计；4. 集成软、硬件平台实现的过程控制系统，验证系统的可靠性和稳定性。

基于CANopen协议的AGV多轮驱动控制系统摘要：针对AGV多轮驱动控制系统存在接线复杂、成本较高、可靠性差等方面的问题，提出了一种基于CAN open 协议的AGV多轮驱动控制系统的设计方案。

结合物流行业低压伺服系统CAN总线的普及应用，分析并采用CAN总线的高层CANopen协议，实现了AGV多轮驱动系统的控制，将其用于AGV四轮驱动系统实验平台。

结果表明，该系统结构简单、性能稳定、可靠、适应性强。

关键词：AGV；多轮驱动；控制系统；CANopen1 引言随着现代科学与技术的飞速发展，自动引导车（AGV）在机械加工、汽车制造、自动化立体仓库等许多行业中得到了广泛应用。

AGV（Automated Guided Vehicle）即自动导引车，是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶的运输小车，并且还具有安全保护报警功能和相应移载功能。

AGV的工作特点要求控制系统应具备电机多轴控制、多传感器数据实时采集与处理、与上位机数据交换等功能。

本文设计了一种新型的基于CANopen协议的AGV多轮驱动控制系统，采用CANopen协议实现AGV多轮驱动系统的控制，在AGV行业将会有广泛的应用前景。

2 CANopen 控制协议的实现CAL（CAN Application Layer）协议是目前基于CAN的高层通讯协议中的一种，CANopen是在CAL基础上开发的，使用了CAL通讯和服务协议子集，提供了分布式控制系统的一种实现方案。

这里选用的电机驱动器是标准支持该协议的上位机的CAN从站设备，严格遵循CANopen2.0A/B协议，任何支持该协议的上位机均可以与其进行通讯。

CANopen通讯定义了四种通讯报文，分别是：服务数据对象SDO（Service Data Objects）、进程数据对象PDO（Process Data Objects）、管理报文NMT和预定义报文。

2.1 对象字典（OD）CANopen的核心概念是设备对象字典，所有的对象有明确的功能定义。