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基于多机伺服驱动现场总线的实现和人机交互软件开发

作　者: 童存智
导　师: 马钧华
学　校: 浙江大学
专　业: 电机与电器
关键词: 多机伺服驱动 SERCOS总线同步运行 LabVIEW ARM 人机交互
分类号: TP336
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 5次
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内容摘要

随着工业设备的大型化和集成化发展,一个大型机器往往具有多达几十个的伺服驱动器,这些伺服驱动器需要非常高的同步精度来保证整个系统正常运行。如果要往这类系统中添加第三方的传动,就需要设计一个可以获取原系统同步信息的控制器。基于这种背景,本文以SERCOS总线为例,设计具有SERCOS接口的控制器,可以将第三方传动添加到使用SERCOS总线的多轴伺服驱动系统中。同时,基于LabVIEW开发上位机软件,实现对指定传动的人机交互界面和管理检测的功能,最后将该软件移植到ARM平台上。本文首先调试了一套伺服系统,研究空间矢量控制算法以及基于DSP实现该算法的软件架构。接着,文章对最新的SERCOS Ⅲ协议进行分析,了解它的物理层和数据链路层的结构特征,并比较分析了SERCOS实际应用的两种同步机制。然后,基于SERCOS总线和以太网设计了从站伺服接口,包括两种接口的硬件设计和软件调试,重点介绍SERCOS接口的初始化过程和DSP控制板连入多机伺服系统实现同步的具体过程。最后,基于LabVIEW开发上位机软件,实现对指定电机进行管理以及批量读写参数的功能,并将该软件移植到ARM平台手持式操作设备上。利用SERCOS接口可以获取大型报机系统中的虚拟主轴信息,为实现与虚拟主轴的同步运行提供有利条件,说明所设计的SERCOS总线接口电路可以适用于多机伺服驱动系统中。同时,开发的上位机软件皆能实现对指定伺服电机的人机交互,表明上位机软件设计合理有效。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-15
  1.1 伺服驱动系统  10-11
  1.2 常用现场总线简介  11-13
  1.3 本文研究背景及课题内容  13-15
2 伺服算法基于DSP实现的软件架构  15-22
  2.1 永磁同步电机矢量控制算法  15-17
    2.1.1 Clark变换  16
    2.1.2 Park变换  16-17
  2.2 矢量控制算法的软件架构  17-21
    2.2.1 矢量控制算法实现流程  18-20
    2.2.2 PI调节器设定  20-21
  2.3 本章小结  21-22
3 SERCOS总线及SERCOS Ⅲ议分析  22-34
  3.1 SERCOS总线概述  22-24
  3.2 SERCOS Ⅲ协议分析  24-30
    3.2.1 SERCOS Ⅲ物理层结构特征  24-27
    3.2.2 SERCOS Ⅲ数据链路层结构特征  27-30
  3.3 SERCOS同步机制  30-33
    3.3.1 SERCOSⅠ/Ⅱ同步过程  30-32
    3.3.2 SERCOS Ⅲ同步过程  32-33
  3.4 本章小结  33-34
4 基于以太网和SERCOS总线的从站伺服接口设计  34-52
  4.1 从站伺服接口硬件设计  34-40
    4.1.1 SERCOS接口硬件设计  34-38
    4.1.2 以太网接口硬件设计  38-40
  4.2 从站伺服接口软件设计  40-50
    4.2.1 SERCOS接口软件设计  40-45
    4.2.2 多机伺服系统中同步报文解析  45-47
    4.2.3 DSP控制板实现同步的过程  47
    4.2.4 以太网接口软件设计  47-50
  4.3 本章小结  50-52
5 人机交互软件开发  52-68
  5.1 基于LABVIEW的上位机软件功能设计  52-62
    5.1.1 基于UDP端口监测伺服运行状态  52-55
    5.1.2 基于RS232串口实现人机交互功能  55-62
  5.2 基于ARM平台的上位机软件设计  62-67
  5.3 本章小结  67-68
6 总结与展望  68-71
  6.1 论文工作总结  68-69
  6.2 未来工作展望  69-71
参考文献  71-75
硕士期间科研成果  75

基于多机伺服驱动现场总线的实现和人机交互软件开发

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