现场总线技术及其应用基于CANopen的伺服电机远程控制模式实现了哪些创新之举
针对伺服电机远程控制的现场总线技术及其应用：基于CANopen协议实现伺服控制模式的创新实践
1、引言
面对伺服电机远程控制中复杂接线、单一控制方式和可靠性问题，我们提出了一种新的方法，利用CANopen通信协议和驱动子协议来实现伺服电机的智能化控制。我们深入分析了CANopen协议的对象字典和报文格式，并详细阐述了在CANopen环境下的PP、PV、HM三种伺服控制模式如何通过不同的报文设置来实现。借助于CAN卡和伺服驱动设备以及PC平台，我们搭建了实验系统，在上位机界面上通过精确的报文设置，成功地实现了基于CANopen协议的PP、PV、HM三种模式的远程控制。实验结果显示，该方法简化了操作流程，提高了通信效率和数据传输速度，同时保证了用户监控伺服电机状态的手段。
2、系统总体架构
本系统由PC主机、CANopen上位软件（具有USBCAN适配器）、伺服驱动设备组成，其中包括DS301通讯部分与DSP402伺服控制部分。作为从站节点，伽马立克为其提供完整的一套功能，它具备双向通讯能力，将信息传递给计算机上的上位界面；而计算机会通过USBCAN适配器与从站建立连接，以便进行反馈信息处理并实施下达指令。
CANopen 服务过程原理
a) CANopen 通信模型
- 设备模型分为三个主要部分：通信单元（Communication Unit）、对象字典（Object Dictionary）及应用程序单元（Application Program Units）。
- 对象字典是核心概念，由16位索引值和位位置索引标识每个参数。
- 通信部分由收发模块(CAN), CAN protocol stack 和定义通讯对象(NMT, PDO, SDO等)组成。
b) 服务过程介绍
- NMT用于网络管理，如启动或停止特定任务。
- SDO用于配置/监视对象字典中的参数。
- PDO用以高速传输小型数据。
系统硬件搭建与软件设计
a) 硬件搭建步骤：
使用TI开发环境配置相关参数并调试运行DS301工程项目。
下载到驱动器中，并测试SDO/PDO/NMT等通讯对象是否正确工作。
b) 软件设计：
在CCS编写永磁同步电机闭环调节程序及 CANOpen 协议栈代码两大部分。
初始化阶段完成全局变量初始化及霍尔感应器UVW信号检测以确定初始角度位置，以及初始化各类通讯功能如地址设定波特率映射预定义等。
c) 控制报文设置:
a). PP 模式: 设置目标位置并执行连续或单步移动至该位置;
PV 模式: 设置目标速度并执行加速至该速度;
HM 模式: 提供多种回零方式达到起始位置;
系统验证测试
a). 上位机界面设计:
i). USBCAN数据监控界面;
ii). 电机监控曲线展示;
b). 测试结果分析:
i). PP 模式下测量位置变化曲线;
ii). PV 模式下测量速度变化曲线;
iii). HM 模式下测量回零进程;
6. 结论与展望
利用基于CANOpen 的新方法，不仅简化了操作流程，而且提高了通信效率，对于用户来说，更容易掌握各种情况下的高效使用，使得整个系统更加符合实际需求。此外，这项研究也为将来更广泛应用于工业自动化领域提供了解决方案，为未来的研究方向奠定基础。
