一种基于CAN总线网络的运动控制实时通讯方法技术

本发明专利技术提供了一种基于CAN总线网络的运动控制实时通讯方法，属于运动控制技术领域。它解决了现有技术中运动控制通讯方法实现成本高没有针对CAN总线网络的运动控制实时通讯方法的问题。本方法包括若干具有CAN总线接口的芯片，其中一个作为发送控制指令的主控制器，其他具有CAN总线接口的芯片作为驱动器且分别与电机一一对应连接，主控制器与驱动器通过CAN总线接口连接形成CAN总线网络，本方法包括以下步骤：A、发送控制数据信息；B、发送同步帧；C、返回反馈数据；D、持续通讯。本方法通过CAN总线网络进行高速有效的运动控制通讯。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CAN总线网络的运动控制实时通讯方法
本专利技术属于运动控制
，涉及一种基于CAN总线网络的运动控制实时通讯方法。
技术介绍
随着社会的发展，自动化控制生产已经大规模的普及和应用。自动化设备如数控加工设备、包装设备、纺织设备等等都需要对较多的电机进行控制，也就是多轴运动控制。多轴运动控制对同步性和实时性的要求特别高。目前针对多轴运动控制，大多采用基于现场总线的分布式控制方式实现多轴联动。目前较多的运动控制通讯是基于SERCOS总线上的，如中国专利文献公开了申请号为CN201510278034.1的一种SERCOS的模块化可重构运动控制器体系结构，其包括PLC、运动控制器以及SERCOS通信单元，运动控制器与SERCOS通信单元分别与PLC电连接，该系统还包括SERCOS主站、一个以上SERCOS从站，SERCOS主站和SERCOS从站通过光纤闭环通信连接，每个SERCOS从站上均连接有驱动伺服电机的伺服驱动器，运动控制器与伺服驱动器之间采用SERCOS报文通讯传递指令与反馈信息。通过SERCOS总线通讯虽然能完成运动控制，但是需要SERCOS通信单元的控制器，其具有成本高，对于硬件要求较高，实施起来困难的缺点。还有MACRO、Fire、Wire、MODBUS、Profibus的总线也能够用于多轴运动控制但同样的上述的总线方式运用到实际当中需要专业的技术支持并且需要投入大量的资金，对普通厂家来说实施起来比较困难。CAN是控制器局域网络ControllerAreaNetwork的简称，属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。CAN总线网络目前是运用最广普及最前面的总线网络，基本上控制芯片上均具有CAN总线接口，设置成本低。但由于其通讯速度较慢，并且对于多轴运动控制传输的通讯信息比较多，对速度上要求比较高，因此目前并没有基于CAN总线网络的运动控制实时通讯的方法。
技术实现思路
本专利技术针对现有的问题，提出了一种基于CAN总线网络的运动控制实时通讯方法，该方法解决的技术问题是如何通过CAN总线网络进行高速有效的运动控制通讯。本专利技术通过下列技术方案来实现：一种基于CAN总线网络的运动控制实时通讯方法，包括若干具有CAN总线接口的芯片，其中一个作为发送控制指令的主控制器，其他具有CAN总线接口的芯片作为驱动器且分别与电机一一对应连接，主控制器与驱动器通过CAN总线接口连接形成CAN总线网络，其特征在于，本方法包括以下步骤：A、发送控制数据信息：控制数据信息包括一帧包含有控制电机状态数据的指令以及至少一帧包含有多个电机转动给定位置数据的指令，主控制器将上述指令发送给驱动器，驱动器对接收到的上述指令进行读取，每个驱动器均读取出上述指令中的信息；B、发送同步帧：主控制器发送完控制数据信息后发送一个用于使驱动器同步执行工作的同步帧，驱动器接收到同步帧后开始执行与本身相关的控制数据信息使电机动作；C、返回反馈数据：驱动器执行控制信息后发送一帧反馈数据给主控制器；D、持续通讯：主控制器定时周期性发送数据信息，每个周期内均包括上述的控制数据信息和同步帧数据。本通讯方法基于CAN总线网络进行实时运动控制，将运动控制数据通过几个帧完成携带形成一组控制信息，输出数据量少，提高了通讯速度，并且在有限的几帧数据当中包括了完整运动控制的控制信息，从而保证了运动控制的有效性。具有控制电机状态的数据携带在一个帧当中，并且含有电机转动给定位置的数据在一个帧中具有多个，在需控制电机的数目较少时可通过一个帧完成携带，再加上一个同步帧和一个携带反馈数据的帧，最少能够通过四个帧的数据就完成一组运动控制通讯，大大提高了通讯速度，使CAN总线网络能够快速有效实现运动控制。由于一个帧中含有多个电机转动给定位置的数据，能够对一定量的电机进行控制，帧数少而控制的电机数多，节省了帧数提高了通讯速度。采用本通讯方法使运动控制能够通过CAN总线网络实施，由于CAN总线网络实施简单成本低，因此大大降低了实现运动控制的成本。在上述的基于CAN总线网络的运动控制实时通讯方法中，在上述的步骤A中，一帧包含有电机转动给定位置数据的指令具有四个电机转动给定位置数据，每两个字节对应给出一个电机转动给定位置数据。通过两个字节能够将一个电机转动给定位置数据完整给出，一帧中具有八个字节，划分成四组分别给出四个电机转动给定位置数据。从而在一帧当中能携带多个电机转动给定位置数据，降低了帧数，提高通信效率。在上述的基于CAN总线网络的运动控制实时通讯方法中，在上述的步骤A中，包含有控制电机状态数据的指令中具有控制字节，由控制字节携带控制电机状态数据，控制电机状态数据包括电机需执行状态和需对电机需执行状态进行响应的驱动器信息，剩下的字节能携带电机转动给定位置数据。将必须携带的数据进行合理划分，在一帧携带电机状态数据后，将剩下的字节组合来携带电机转动给定位置数据，既保证电机状态数据的携带传输又能够增加控制电机的数量，使帧的容量得到合理利用，增加了通讯的速度。在上述的基于CAN总线网络的运动控制实时通讯方法中，所述控制字节由两个字节组成，两个字节分别为字节五和字节六，其他六个字节两两分为三组，每组能携带一个电机的转动给定位置数据。控制字为电机状态数据携带单元，在四个帧的数据形成一组控制信息时，通过两个字节就能完成电机状态数据的携带。剩下的字节两两一组形成三组对应给出三个电机转动给定位置数据。从而在需要控制七个或七个以下电机时，通过四个帧就能完整完成运动控制的一组通讯。在上述的基于CAN总线网络的运动控制实时通讯方法中，所述字节五决定字节六所表示的电机需执行状态，所述字节六携带有需对电机需执行状态进行响应的驱动器信息。由字节五中的多个比特位进行计算得出数值，每个数值对应字节六所需表示的电机需执行状态。字节六中采用多个比特位一一对应驱动器的控制，由比特位的数字“1”表示需要执行电机需执行状态信息。在上述的基于CAN总线网络的运动控制实时通讯方法中，所述控制字中携带有用于控制驱动器循环发送反馈数据的信息，每次一个驱动器发送反馈数据。通过这样设置使得反馈数据循环发送，不用每个驱动器都一起发送，从而简化的通讯过程，并且每个驱动器循环发送也能够得知每个驱动器反馈的电机相关状态，从而能够简化过程的同时保证通讯效果。在上述的基于CAN总线网络的运动控制实时通讯方法中，在所述步骤C中，一帧反馈数据中包含电机当前转动到的位置、电机当前驱动的状态以及发送反馈数据的驱动器信息。通过反馈数据能够得知电机当前转动到的位置和电机当前驱动的状态，并且通过反馈数据的驱动器信息也能够知道是哪个驱动器返回的反馈数据，从而可以检查出是不是该这个驱动器反馈数据。在上述的基于CAN总线网络的运动控制实时通讯方法中，所述步骤C中，一帧反馈数据中留有字节供编写指定需要反馈的电机驱动信息。反馈数据中留有字节可以根据操作人员所需写入需要反馈的电机驱动信息，从而使本通讯方法具有针对性和适应性。在上述的基于CAN总线网络的运动控制实时通讯方法中，在通讯中断后重新开始通讯时，主控制器先发送同步帧给驱动器之后再从步骤A开始工作。当通讯中断后重启时，发送同步帧使驱动器继续中断前的工作，之后开始正常通讯。在上述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CAN总线网络的运动控制实时通讯方法，包括若干具有CAN总线接口的芯片，其中一个作为发送控制指令的主控制器(1)，其他具有CAN总线接口的芯片作为驱动器(2)且分别与电机(3)一一对应连接，主控制器(1)与驱动器(2)通过CAN总线接口连接形成CAN总线网络，其特征在于，本方法包括以下步骤：A、发送控制数据信息：控制数据信息包括一帧包含有控制电机(3)状态数据的指令以及至少一帧包含有多个电机(3)转动给定位置数据的指令，主控制器(1)将上述指令发送给驱动器(2)，驱动器(2)对接收到的上述指令进行读取，每个驱动器(2)均读取出上述指令中的信息；B、发送同步帧：主控制器(1)发送完控制数据信息后发送一个用于使驱动器(2)同步执行工作的同步帧，驱动器(2)接收到同步帧后开始执行与本身相关的控制数据信息使电机(3)动作；C、返回反馈数据：驱动器(2)执行控制信息后发送一帧反馈数据给主控制器(1)；D、持续通讯：主控制器(1)定时周期性发送数据信息，每个周期内均包括上述的控制数据信息和同步帧数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于CAN总线网络的运动控制实时通讯方法，包括若干具有CAN总线接口的芯片，其中一个作为发送控制指令的主控制器(1)，其他具有CAN总线接口的芯片作为驱动器(2)且分别与电机(3)一一对应连接，主控制器(1)与驱动器(2)通过CAN总线接口连接形成CAN总线网络，其特征在于，本方法包括以下步骤：A、发送控制数据信息：控制数据信息包括一帧包含有控制电机(3)状态数据的指令以及至少一帧包含有多个电机(3)转动给定位置数据的指令，主控制器(1)将上述指令发送给驱动器(2)，驱动器(2)对接收到的上述指令进行读取，每个驱动器(2)均读取出上述指令中的信息；B、发送同步帧：主控制器(1)发送完控制数据信息后发送一个用于使驱动器(2)同步执行工作的同步帧，驱动器(2)接收到同步帧后开始执行与本身相关的控制数据信息使电机(3)动作；C、返回反馈数据：驱动器(2)执行控制信息后发送一帧反馈数据给主控制器(1)；D、持续通讯：主控制器(1)定时周期性发送数据信息，每个周期内均包括上述的控制数据信息和同步帧数据。2.根据权利要求1所述的基于CAN总线网络的运动控制实时通讯方法，其特征在于，在上述的步骤A中，一帧包含有电机(3)转动给定位置数据的指令具有四个电机(3)转动给定位置数据，每两个字节对应给出一个电机(3)转动给定位置数据。3.根据权利要求1或2所述的基于CAN总线网络的运动控制实时通讯方法，其特征在于，在上述的步骤A中，包含有控制电机(3)状态数据的指令中具有控制字节，由控制字节携带控制电机(3)状态数据，控制电机(3)状态数据包括电机(3)需执行状态和需对电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟阳光，
申请(专利权)人：钟阳光，
类型：发明
国别省市：浙江,33