基于CAN总线的分布式智能步进运动控制方案(一)

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CAN总线的分布式运动控制---基于TRINAMIC智能步进电机一：当今的自动化应用中，智能型技术发展方兴未艾，例如分布式运动控制，其中所有信息与控制均由中央服务器推送至自动化系统的边缘装置，这种设计大量节约了时间与金钱，俨然形成一种趋势。之前分布式控制并不普及人们使用传统的集中式运动控制，由主机（如PLC）管理马达的运动，但是这种控制方式的缺点是需要大量的步线，建置如此复杂的系统相当困难，常出现线缆束过粗不易维修或无法提供可靠服务的情况。相较之下，分布式运动控制系统可减少甚至解决这些问题。由于控制功能就位在驱动器内部或周围，从中心点至各运动轴的布线需求大幅减少，除使布线作业更轻松外，并可有效降低安装成本。而分布式系统可有效串联短程控制以达到较远距离，使整体控制范围扩大，则是另一项额外的效益。
二：TRIANMIC是德国一家从事运动控制的研发型公司，致力于步进电机，直流电机，压电陶瓷电机的驱动器，控制器，通讯工具，运动控制芯片的开发，此外还为客户提供专业定做方案。其几乎所有产品都是基于分布式控制理念。现在就介绍基于TRINAMIC产品的嵌入式运动控制方案。整个方案系统图
上图为控制1100个步进电机的例子，下图为结构简图。

整个网路结构十分清晰，主要有Ether转CAN的-2-X和PD-140-42-SE-CAN（支持CAN总线的控制+驱动+电机+反馈）现分别介绍PD-140-42和-2-X。
三：PD-140-42-SE-CAN：集成控制+驱动+电机+反馈
TRINAMIC产品的一个主要的特点就是集成度非常高，比如其PANdrive系列的产品，举其中一款产品PD-140-42为例。电气参数：
PANdrive系列产品是一种智能产品集成了控制器，驱动器，电机，磁编码器与一体此外支持如USB，RS232，RS485，CAN等多种通讯方式。外部只需要提供电源便可轻松自如对电机实现理想控制；可以支持联机控制，也可以脱机控制带有64KEEROM用于程序存储。此外支持LabView,VB,VC语言可通过CAN或RS485通讯组成多轴总线网络控制；适用2相42mm，57mm，60mm，86mm步进电机； PD-57-1060是一款集成了步进电机的控制+驱动+编码器反馈智能系统，可以满足用在一些需要高可靠性的场合 ■电气参数：●供电范围9V---51V DC；最大驱动电流3A●集成57步进电机的力矩：0.55Nm，1.01Nm，1.26Nm，1.89Nm 60步进电机力矩：1.1Nm，1.65Nm，2.1Nm，3.1Nm
■ 集成编码器：● 集成磁编码器（最大12800脉冲/转）可避免和检测电机丢步● 最大细分可以达到256● 高效率，电机发热量少● 输出电流可以根据电机的负载自动动态调节，节省80%能量，避免电机发热，即Coolstep专利技术● 高精度失速检测功能，用于检测电机负载StallGuard，实现力矩控制■ 接 口：● 左右限位输入，一个原点输入● 2个数字量输入/2个数字量输出● MiniUSB，RS485，RS232和CAN通讯● Step/dir控制信号输入● Shutdown输入可以通过硬件将驱动失去使能■平时的供电电压为24 V，电流2A ■低功耗设计，内部集成完整的保护功能 ■可以在运动过程中即时改变电机参数 ■最大细分为64， MixDecay专利技术保证电机运行平稳 ■集成磁编码器（40 96个脉冲/圈） ■除带有正负限位外，还具有2个输入，两个输出 ■多种通讯方式USB，RS232， RS485和CAN
另外还具有不同尺寸，力矩，通讯方式的PANDrive系列产品，可供客户选择如下图所式 四：-2-X：多用途通讯转换器-2-X是一款具有高度集成和多功能接口的转化器/网关。-2-X提供多种通讯接口，这种高集成的产品是在普通标准的产品中所不具有的，如-2-X具有RS485，CAN，IIC，SPI，USB，Ether多种通讯接口，此外还具有与24V电压兼容的I/O接口。-2-X与PC远距离通讯中除了选择USB用做连接外，Ether更增加其接口允许两者之间远距离通讯。-2-X外部有一铝制的外壳。
应 用：●多种通讯方式集于一体 ●接口的网关，如以太网Ether转CAN或RS485接口： ●以太网Ether 10M/100M bit/s接口（RJ45），支持自动MDI/MID-X极性变换 ●USB 2.0全速设备接口（典型的B型接口）