基于網(wǎng)絡的多軸運動控制技術(shù)及電子凸輪實現(xiàn).pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是當今的熱門技術(shù),具有極其高速的通信能力、大規(guī)模生產(chǎn)的低成本特性、清晰的層次化管理結(jié)構(gòu)等特點。因此,如果將該技術(shù)引入工業(yè)通信領域,將會使得工控領域的通信跟隨互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進步,共享互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展碩果。然而,普通以太網(wǎng)的實時性、確定性不足以滿足工業(yè)通信的要求,因此,有些機構(gòu)在標準以太網(wǎng)的基礎上發(fā)展了實時以太網(wǎng)的概念,以滿足工業(yè)現(xiàn)場的應用需求,如目前已經(jīng)比較普及的EtherCAT、Powerlink等。將以太網(wǎng)技術(shù)與運動控制技術(shù)相結(jié)合,通

2、過網(wǎng)絡將整個現(xiàn)場應用層組織起來,能夠模塊化的管理現(xiàn)場應用器件,使得運動控制技術(shù)具有了更好的靈活性,方便了通用運動控制技術(shù)的應用實施,而且便于管理、維護。
　　除了實時以太網(wǎng),基于網(wǎng)絡的運動控制系統(tǒng)的核心技術(shù)還有運動控制算法。其中較為常用的當屬電子齒輪、電子凸輪等。因此,本文作了基于實時以太網(wǎng)Powerlink技術(shù)的運動控制研究,并給出了電子凸輪的具體實現(xiàn),希望在國內(nèi)運動控制領域起到拋磚引玉的作用。
　　本文以基于總線的運動控

3、制技術(shù)為研究對象,首先研究了基于總線網(wǎng)絡的運動控制方案結(jié)構(gòu),給出了簡單易行的硬件和軟件框架。相比傳統(tǒng)的運動控制方案,基于網(wǎng)絡總線的運動控制方案更加靈活,更具有模塊化、分層結(jié)構(gòu)的特點?；诰W(wǎng)絡的運動控制系統(tǒng)通過總線的方式管理現(xiàn)場應用模塊,形成了分布式驅(qū)動,集中式控制的結(jié)構(gòu),即:將算法集中在一起,形成主控制器節(jié)點,使用以太網(wǎng)總線連接各驅(qū)動模塊。這樣,各軸之間的協(xié)調(diào)變得容易,省去了傳統(tǒng)的機械連接部件,也便于實現(xiàn)一些復雜的算法,如高實時性的多軸

4、同步、復雜的軌跡插補等。
　　然后,本文分析了Powerlink的工作原理和不同平臺的移植方法,并對Powerlink在同步中的實現(xiàn)方式做了簡要分析。EthernetPowerlink技術(shù)是一個符合IEC61158標準的實時以太網(wǎng)協(xié)議。它由貝加萊工業(yè)自動化有限公司在2001年首次向公眾推出,并由EthernetPowerlinkStandardizationGroup(EPSG)推廣。它融合了Ethernet和CANopen技術(shù)的

5、優(yōu)缺點,即擁有了Ethernet的高速、開放性接口,以及CANopen在工業(yè)領域良好的SDO和PDO數(shù)據(jù)定義。關于Powerlink的同步方法,本文探討了基于數(shù)據(jù)幀的同步方式和基于IEEE1588時間戳協(xié)議的同步方式。最后做了不同平臺上Powerlink技術(shù)的實現(xiàn)案例。
　　最后,本文對運動控制中常用的電子凸輪技術(shù)做了詳細闡述,并將Powerlink總線與電子凸輪技術(shù)結(jié)合起來做了運動控制實驗,得到了較好的測試效果,對工業(yè)上多軸運動