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CAN总线在五轴嵌入式数控磨削体系中的使用

0引言多轴数控系统在加工复杂型面时,需要各个轴之间协同工作,实时性、可靠性要求较高。CAN总线可提供高达1Mbit/s的数据传输速率,这使实时控制变得非常容易。另外,硬件的错误检测特性也增强了CAN的

0 导言

  多轴数控体系在加工杂乱型面时,需求各个轴之间协同作业,实时性、牢靠性要求较高。CAN总线可供给高达1Mbit/s的数据传输速率,这使实时操控变得十分简略。别的,硬件的过错检测特性也增强了CAN的抗电磁搅扰才干。它是一种有用支撑散布式操控和实时操控的串行通讯网络,这些特色决议了CAN总线技能在多轴数控体系中有很好的使用远景。本文使用CAN总线技能为五轴数控体系供给了一个实时牢靠的信息交互网络,处理了传统总线插板I/O模块多,搅扰严峻、体系软件杂乱、硬件兼容性差等问题,进步了信号传输实时性和牢靠性,便于装置、调试和保护,经济效益显着,是主动化范畴开展的一个重要方向。

1 依据CAN总线数控体系的结构

  如图1所示,本操控体系在结构散布上选用的是彻底散布式操控,数控体系的中心是一个依据ARM9核的主控芯片$3C2410。s3C2410担任依据加工图形进行数据处理,核算刀具半径补偿量,设置进给速度,履行辅佐功用代码。进行插补运算,把插补后的数据经过总线送到伺服驱动器,并接纳从伺服操控器反应回来的转速;脉冲信息,完结闭环操控以及接纳传感器传来的电压、电流、方位等参数,显现并记载。其他每个ARM9操控芯片$3C2410只是担任一轴的伺服进给操控,别的主控机还要依据PLC传来的信号来操控伺服电机,调整设置。PLC模块首要担任接纳面板的操控信号、设置信号以及极限报警信号,这些数据经过CAN总线传到上位机后,转化为伺服电机的操控信号,再发送到总线,操控伺服电机和变频器以及更改电机设置。主控单元、电机驱动单元均以S3C2410为中心构成并经过CAN总线相连。其间,主控单元经过自带的键盘发送电机运转参数和操控指令,LCD显现电机运转状况。这样的散布式操控方法能够完结高精度的伺服进给操控,每个节点不会相互影响,简略扩展,故障率低。

依据CAN总线的数控体系的结构图
图1依据CAN总线的数控体系的结构图

2 CAN总线通讯体系硬件规划

  电机操控的各个节点问的通讯是经过CAN总线来完结。一般有2种CAN总线器材可供挑选:一种是集成了CAN操控器的微操控器,如Philips公司的P8XC592,Intel的87C196CA,TI公司的TMS320LF2407(DSP)等,这类集成器材电路图紧凑,硬件结构简略。另一种是独立的CAN操控器,如Philips的82C200,SJAl000,Intel的82526,82527,Microchip的MCP2510、MCP2515。这类独立的操控器可使规划灵敏,从许多类型MCU中挑选最合适的计划。文中所触及的体系选用的是独立的CAN操控器MCP2515和CAN收发器MCP2551。MCP2515彻底支撑具有许多新特性的CAN2.0B协议,能够发送和接纳规范数据帧以及扩展数据帧以及长途帧,自带的2个检验屏蔽寄存器和6个检验滤波寄存器能够过滤掉不想要的报文,可有用削减主单片机(MCU)的开支,并具有接纳过滤和信息办理的功用。MCP2515支撑0,0和1,1的SPI形式,经过其SPI引脚同MCU进行数据传输,最高数据传输速率可达1Mbps。别的,MCP2515具有灵敏的中止办理功用,能够很好地用在数控体系操控中。CAN收发器MCP2551是一个可容错的高速CAN器材,对总线供给差动发送才干,对CAN操控器供给差动接纳才干。它彻底符合ISO一11898规范,它的作业速率高达1 Mbps。MCP2515和MCP2551接口部分的电路图如图2所示。CAN操控器MCP2515的串行数据输出线(TX)和串行数据输入线(RX)别离经过高速光耦6N137和5V电源阻隔模块HDNl—5S5与收发器相连,MCP2551经过有差动发送和接纳功用的2个总线端CANH和CANL接到总线电缆。8脚是输入Rs,用于形式操控,不同衔接方法能够完结3种不同的作业方法:高速、斜率操控和待机。本体系选用1.6kQ的电阻使之作业于斜率形式,有用下降射频搅扰。MCP2551的额外电源电压是5 V,总线两端接120 Q的电阻,用以进步整个体系通讯的牢靠性和抗搅扰才干。在规划接口电路时,首要要依据微处理器挑选MCP2515的接口形式,MCP2515的片选地址应与其它的外部存储器无抵触,留意MCP2515的复位电路是低电平有用。别的,微处理器对MCP2515的操控拜访是以外部存储器的方法来拜访的内部寄存器。

CAN接口部分电路原理图
图2 CAN接口部分电路原理图

3 CAN总线通讯的程序规划

  CAN总线通讯程序规划首要包含CAN总线初始化、报文的发送程序规划和接纳程序规划。MCP25 15只要在装备形式下才干初始化,在初始上电或复位时器材主动进入装备形式,也能够将CANTRL寄存器的REQQP设置为‘100’使器材进入装备形式。在装备形式对位守时装备(CNFl,CNF2,CNF3)、发送恳求寄存器TXRTSCTRL、接纳滤波寄存器、接纳屏蔽寄存器作相应的修正即可。数据的发送由MCP2515主动完结,用户只须将被发送的数据送到MCP2515的发送缓存器,然后将指令寄存器的“发送恳求”标志置位,发动发送指令即可。发送进程可由MCP2515的中止恳求或操控段的轮询状况标志操控,选用,中止方法,其数据发送程序流程图如图3。数据的接纳主动完结,接纳程序只须从接纳缓存器中读取接纳的数据,再进行相应的处理即可,接纳程序也选用中止方法,其数据接纳程序流程图如图4。

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