前言

    伺服系統(servo system)亦稱(chēng)隨動(dòng)系統，屬于自動(dòng)控制系統中的一種，它用來(lái)控制被控對象的轉角(或位移)，使其能自動(dòng)地、連續地、精確地復規輸入指令的變化規律。它通常是具有負反饋的閉環(huán)控制系統，有的場(chǎng)合也可以用開(kāi)環(huán)控制來(lái)實(shí)現其功能。在實(shí)際應用中一般以機械位置或角度作為控制對象的自動(dòng)控制系統，例如數控機床等。使用在伺服系統中的驅動(dòng)電機要求具有響應速度快、定位準確、轉動(dòng)慣量較大等特點(diǎn)，這類(lèi)專(zhuān)用的電機稱(chēng)為伺服電機?；贑AN總線(xiàn)的分布式伺服系統多電機伺服控制廣泛應用于各種電力傳動(dòng)自動(dòng)控制系統中，如配料、傳動(dòng)等生產(chǎn)過(guò)程。伺服系統中電機控制性能和多電機間協(xié)調控制的好壞直接影響生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量，如何高效管理、方便應用、實(shí)時(shí)控制是多電機伺服系統生產(chǎn)領(lǐng)域亟待解決的首要問(wèn)題。CAN總線(xiàn)技術(shù)解決了傳統總線(xiàn)插板I/O模塊多，干擾嚴重、系統軟件編寫(xiě)復雜、系統硬件兼容性差等問(wèn)題。大大減輕了現場(chǎng)信號連接的繁瑣與費用，提高了信號傳輸的精度與靈活性，給安裝、調試和維護帶來(lái)諸多方便，為現場(chǎng)用戶(hù)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟效益，代表著(zhù)自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)重要方向。

    一、CAN總線(xiàn)分布式伺服系統簡(jiǎn)介

    隨著(zhù)工業(yè)現場(chǎng)控制和自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳統的通信模式已不能滿(mǎn)足現代工程需要。CAN(Controller Area Network)總線(xiàn)是80年代初德國B(niǎo)osch公司為解決現代汽車(chē)中眾多控制與測試儀器間數據交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數據通信協(xié)議，是一種性能先進(jìn)、價(jià)格低廉、保密性好的現場(chǎng)總線(xiàn)(Field Bus)技術(shù)，能夠有效支持分布式控制或實(shí)時(shí)控制串行通信網(wǎng)絡(luò )。CAN總線(xiàn)中各節點(diǎn)都有權利向其它節點(diǎn)發(fā)送信息。通信介質(zhì)可以是雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖，主要技術(shù)特點(diǎn)有:是一種多主總線(xiàn):網(wǎng)絡(luò )上任一個(gè)節點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò )上其它節點(diǎn)發(fā)送信息，多主站依據優(yōu)先機制進(jìn)行總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn);非破壞性基于優(yōu)先權總線(xiàn)仲裁技術(shù):采用非破壞性基于優(yōu)先權總線(xiàn)仲裁技術(shù)結構，大大節省總線(xiàn)沖突仲裁時(shí)間，在重負荷下表現出良好性能;具有多種傳送數據功能:具有點(diǎn)對點(diǎn)，一點(diǎn)對多點(diǎn)(成組)及全局廣播傳送數據功能;節點(diǎn)數目多:直接通訊距離最遠可達10km(傳輸速率為5kbps)，最高通訊速率可達1Mbps(傳輸距離為40m);可靠性高:數據鏈路層采用短幀結構，實(shí)時(shí)性高，糾錯效果好，每幀信息都有CRC校驗及其它校驗措施，數據出錯率低，可靠性高;故障自動(dòng)判別:發(fā)送期間若丟失仲裁或因出錯而遭破壞的幀可自動(dòng)重發(fā)，暫時(shí)錯誤和永久性故障節點(diǎn)判別及故障節點(diǎn)自動(dòng)脫離CAN總線(xiàn)。CAN總線(xiàn)系統由CAN網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)、轉發(fā)器節點(diǎn)和上位機構成?？偩€(xiàn)技術(shù)遵循現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議，將分布在不同位置，用途各異的測量?jì)x表、控制設備互聯(lián)成網(wǎng)，并可接入Intranet和Internet網(wǎng)絡(luò )?，F場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的關(guān)鍵標志是它能支持雙向多變量、總線(xiàn)式全數字通訊。傳統4～20mA模擬直流回路只能在一根兩芯電纜中單向傳輸一個(gè)參數，隨著(zhù)系統結構的日益復雜和信息量的增加，4～20mA電流環(huán)傳輸成為制約信息傳輸的瓶頸，所以現場(chǎng)總線(xiàn)替代4～20mA模擬信號標準已成為控制系統發(fā)展的必然趨勢。 

            

                 圖1 CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )結構 

    基于CAN總線(xiàn)技術(shù)的多電機伺服控制系統網(wǎng)絡(luò )結構如圖1所示，系統由上位機、CAN總線(xiàn)、現場(chǎng)伺服單元節點(diǎn)組成。數控系統上位機通過(guò)CAN總線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)任一伺服單元，數字伺服與數控系統之間數據傳輸可分為實(shí)時(shí)性數據信息和非實(shí)時(shí)性數據信息兩類(lèi)。實(shí)時(shí)性數據指參與控制器實(shí)時(shí)位置、速度、轉矩等控制指令和反饋信息，傳輸速度要求較高。非實(shí)時(shí)性數據主要是指控制器參數設置、功能設定、診斷功能、伺服狀態(tài)與報警等信息，傳輸速度相對較低。CAN接口適配器是上位機與伺服單元數據傳輸和控制的橋梁，伺服單元采集現場(chǎng)的數據通過(guò)總線(xiàn)傳給上位機，實(shí)現實(shí)時(shí)監視和控制。

    二、模塊介紹
   
              

    I-87120是臺灣泓格生產(chǎn)的CAN系列產(chǎn)品之一，支持CAN2.0A/ CAN2.0B協(xié)議，具有1個(gè)CAN口，內置80MHz CPU，具體規格如下：

                

    I-87120不能單獨使用，需要搭配泓格生產(chǎn)的PAC來(lái)使用，針對不同的PAC泓格都提供有相應的SDK，同時(shí)借助PAC強大處理能力很容易實(shí)現數據顯示、傳輸及存儲功能，大大豐富分布式伺服系統的功能，可以完成復雜數據機床的設計要求。

    三、結束語(yǔ)

    CAN總線(xiàn)具有良好的網(wǎng)絡(luò )通信功能、高可靠性、抗干擾能力強且經(jīng)濟實(shí)用，是一種很有前途的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。它的應用將為分布式伺服系統提供一種新的解決方案，會(huì )受到人們越來(lái)越多的重視。新一代的智能數字伺服系統通過(guò)CAN總線(xiàn)與開(kāi)放式數控系統互聯(lián)，是分布式伺服系統發(fā)展的一個(gè)有前途方向。