基于CANopen协议的双轴伺服系统控制研究

宋朝健， 吴明昌， 赵立宏

(1.南华大学 机械工程学院,湖南 衡阳 421001;2.中国核动力研究设计院,四川 成都 610200;3.南华大学 核科学与技术学院,湖南 衡阳421001)

0 引 言

近年来，现场总线在工业领域的应用已趋于潮流[1-3]。控制器局域网络(controller area network，简称CAN)，属于工业现场总线，是国际标准化的串行通信协议，以其高性能和可靠性被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面[4-6]。CANopen协议是基于CAN的高层通信协议，其中子协议CiA402对伺服驱动器、变频器等设备的参数和运行模式进行了规范，从而大大降低了开发难度[7-8]。伺服系统作为自动化领域的重要技术，是行业内研究设计亮点，但现场布线复杂、网络通信能力差等是传统伺服系统的突出问题[9]，因此将CAN总线与伺服系统结合起来，设计了一套基于CANopen协议的双轴伺服电机控制方案。

1 CANopen协议概述

CANopen是一个基于CAN串行总线的网络传输系统的应用层协议，遵循ISO/OSI标准模型。网络中不同的设备通过对象字典或者对象来相互交换数据。CANopen协议包括设备模型，通信模式和对象字典三大部分，其中以对象字典最为重要。

1.1 设备模型

CANopen设备如图1所示，一边接应用设备的I/O数据端口，另一边接CAN总线。制造商为设备应用部分提供了相关的设备规范，为了能访问CANopen设备的对象字典，设备必须实现CANopen协议栈的相关功能[10-11]。

图1 CANopen设备模型示意图Fig.1 Schematic diagram of the CANopen device model

1.2 对象字典

每个设备都有一个对象字典。对象字典是CANopen设备的重要组成部分，描述了CANopen节点的所有参数，包括设备参数和通讯参数，并且它也是通信接口与应用程序之间的接口[12]。……