基于CANopen协议多轴联动系统设计与研究
景军锋，赵永涛
(西安工程大学电子信息学院，710048)
摘要：以以色列Elmo公司伺服SIMPLIQ系列产品作为研究对象，利用独立型的运动控制器maestro，Elmo专用数字伺服驱动器Bassoon，配备的直流无刷电机，以及海泰克人机界面设计多轴联动伺服系统，最后详细的描述了速度运行模式并给予简单的例程，在实际应用中该技术具有广阔的推广应用前景。
关键词： CANopen 多轴伺服系统
Abstract: Multi-Axis linkage servo system will be designed ,with Israeli Elmo company servo SIMPLIQ series products as the research object, such as the independent model of motion controller MAESTRO, Elmo special digital servo driver Bassoon, equipped with DC brushless motor, and Hitech HMI. Finally, detailed describes the speed operation mode and give simple routines. In the actual application , this technology has broad application prospect.
Key words: CANopen Multi-Axis servo system
前言： CAN总线是一种标准的高性能
开放性高可靠性和低成本的现场总
线，通过CAN总线的方式控制伺服系
统，不仅能更好地满足现代自动化的
运动控制要求，而且在硬件连接方面
也更加灵活，可靠。同时，数字信号
处理技术的发展，是的伺服驱动器愈
加智能化、便捷化，繁琐复杂的控制
任务均可在驱动器中处理。综合利用
CAN总线，多轴管理器，数字伺服驱动
器，以及人机界面设计网络分布式控
制体系，可以在伺服性能上得到很大
程度的提高
1、多轴系统的搭建
多轴联动系统主要在基于CANopen 协议的基础上，由PC 机、海泰克人机界面HMI（型号PWS6A00-T），Elmo公司生产的以DSP为核心的maestro控制器，数字伺服驱动Bassoon以及无刷直流电机搭建而成。如图1-1所示
控制器maestro为本系统的控制核心，它主要由以下5个模块构成，如图1-2所示：
图1-1 基于CANopen的多轴联动系统
（1）通信模块（HOST communication services）：主要由RS232通信模块、局域网Ethernet模块、HOST API、远程控制Telnet模块、广域网WEB模块，转换网关Gateway模块等部分构成，负责与外部通信。
（2）行命令编译模块（command line interpreter ）：负责编译通过maestro或者SIMPLIQ针对单轴所发出的立即执行的行命令。
（3）内核模块（kernel）：负责执行用户程序。
（4）运动管理模块（motion manager）：发送命令到各轴并接受他们反馈的信
息，以便于协调各州之间的运动。（5）CAN总线模块（CAN Network communication server）：主要包括CAN 总线通信模块、CANopen协议及CAN总线编程接口。主要负责与CAN网络通信。
数字伺服驱动器Bassoon ，具有智能化设计，其内核为摩托罗拉生产的16位专用电机控制芯片，不仅具有支持直接连接PC机单轴独立编程功能，而且支持以CANopen连接网络为基础的多轴控制，智能性较高，环境适应能力较强。在本系统中，Bassoon 通过电源线及主反馈编码线与无刷直流电机连接，并且通过CAN总线接入控制网络，基于CANopen协议，接受上位机maestro命令及向其反馈电机运转的各项参数。
人机界面选用海泰克生产的型号为PWS6A00的10.4寸彩色触摸屏，分辨率为 640x480 像素，按键包括 1 个清单键和 7 个使用者定义的功能键。可使用Windows系统所有字体，各组件可定义不同字体。多语言功能，在同一程序中同时支持5种语言，支持BMP JPG GIF格式的图片。历史数据、配方、报警记录，程序可以即时保存到CF卡或U盘，方便保存。 USB
Master\Device 可进行USB上下载程序，连接USB打印机。 ADP软件人性化的编程环境，功能更强大，使用更简单,支持宏指令编程，可以大大简化用户编程。
2、软件的实现的优越性
Elmo公司为maestro配置有专用的开发工具，主要包括composer、Elmo studio、Multi-Axis recorder、Application Editor,其中composer 主要提供五种运行模式下的行命令界面，即转矩控制，速度控制、微步进、双反馈位置控制、单反馈位置控制。并带有motion monitor监控器监控电机运转时的各项参数，scope显示界面以及提供进入其他三个软件的路径。Elmo studio为用户提供编写、编译、执行程序的环境，程序语言类似于C 语言，容易理解，且功能强大。Multi-Axis recorder 主要用于记录运行位置与速度在时间轴上的曲线，也可以设置成其他变量。
Application Editor主要用于编辑增益调试过后生成的应用文件。
触摸屏的编程，使用ADP6.0软件，采用“所见即所得’先进概念，使用者可以看到画面设计的实际效果。软件界面人性化，功能强大，元件库丰富且支持用户编辑，支持离线模拟及在线模拟功能。
3、速度控制模式下简单例程
在配线正确及连接无误的情况下，先用RS232连接PC机与Basssoon驱动器，利用composer软件的行命令（PP[13]）设置，各驱动器的CAN网络节点,避免节点重复，造成通信故障，然后将各个驱动器及MAESTRO控制器用CAN总线连接组成网络式分布。利用以太网将MAESTRO与PC机相连，使用Elmo studio软件编写用户程序，并下载到控制器中。使用RS232及海泰克专用下载线将PC机上编好的画面下载到人机界面，并用RS232接到控制器上，实现通信。
用户示例程序如下：
ADP的画面如图3-1所示
：