CANOPEN_DSP402运动控制简介
CANopen使用手册（V1.00）
CANopen使⽤⼿册（V1.00）CAN open使⽤⼿册ProNet伺服驱动器ESTUN修订记录⽇期修订版本描述作者2009/4/25 1.00 初稿完成移振华2009/9/22 1.00 增加第8章移振华—— ⽬录 ——1、概述 (5)1.1 CAN 主要相关⽂档 (5)1.2 本⼿册使⽤的术语和缩语 (5)1.3 CANopen概述 (6)2、接线和连接 (7)3、CANopen通讯 (8)3.1 CAN标识符分配表 (9)3.2 服务数据对象SDO (10)3.3 过程数据对象PDO (12)3.3.1 PDO参数 (14)3.4 SYNC报⽂ (20)3.5 Emergency报⽂ (21)3.6 HEARTBEAT报⽂ (23)3.7⽹络管理（NMT） (24)4、单位换算单元（Factor Group） (26)4.1 单位换算相关参数 (27)4.1.1 position factor (27)4.1.2 velocity factor (29)4.1.3 acceleration factor (30)5、位置控制功能 (31)5.1 位置控制相关参数 (33)6、设备控制 (35)6.1 控制状态机 (35)6.2 设备控制相关参数 (36)6.2.1 controlword (37)6.2.2 statusword (38)6.2.3 shutdown_option_code (39)6.2.4 disable_operation_option_code (40)6.2.5 quick_stop_option_code (40)6.2.6 halt_option_code (41)6.2.7 fault_reaction_option_code (41)7、控制模式 (42)7.1 控制模式相关参数 (42)7.1.1 modes_of_operation (42)7.1.2 modes_of_operation_display (43)7.2 回零模式（HOMING MODE） (44)7.2.1 回零模式的控制字 (44)7.2.2 回零模式的状态字 (44)7.2.3 回零模式相关参数 (45)7.2.4 回零⽅法 (47)7.3 速度控制模式（PROFILE VELOCITY MODE） (49) 7.3.1速度模式的控制字 (49)7.3.2 速度模式的状态字 (49)7.3.3 速度控制模式相关参数 (49)7.4 位置控制模式（PROFILE POSITION MODE） (53) 7.4.1 位置模式的控制字 (53)7.4.2 位置模式的状态字 (53)7.4.3 位置控制相关参数 (54)7.4.4 功能描述 (56)8、CAN通讯相关参数 (58)附录对象字典表 (59)1、概述1.1 CAN 主要相关⽂档Document Name Source 3014.01: CiAVDSCiACANopen Communication Profilefor Industrial Systems - based on CALCiA DSP 402 V 2.0: CiACANopen Device Profile1.2 本⼿册使⽤的术语和缩语CAN控制器局域⽹CiA在⾃动化国际⽤户和制造商协会中的 CAN。
CAN和CANopen简介
一、CAN和CANopen简介CAN总线全称为Controller Area Network即控制器局域网是国际上应用最广泛的现场总线之一，已经在汽车制造、机械制造、包装机械、烟草等行业得到了广泛的应用。
CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。
通信速率可达1MBPS。
CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。
CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。
采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成，因此可以定义211或229个不同的数据块，这种按数据块编码的方式，还可使不同的节点同时接收到相同的数据，这一点在分布式控制系统中非常有用。
数据段长度最多为8个字节，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。
同时，8个字节不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性。
CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。
CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，特别适合工业过程监控设备的互连，因此，越来越受到工业界的重视，并已公认为最有前途的现场总线之一。
另外，CAN总线采用了多主竞争式总线结构，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。
CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次，因此可在各节点之间实现自由通信。
CAN总线协议已被国际标准化组织认证，技术比较成熟，控制的芯片已经商品化，性价比高，特别适用于分布式测控系统之间的数通讯。
CAN总线插卡可以任意插在PC、AT、XT兼容机上，方便地构成分布式监控系统。
CANOPEN_DSP402运动控制简介新
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介基于分布式运动控制系统 CANopen 简介徐国平 运动控制产品经理深圳市泰科智能伺服技术有限公司Techsoft motion (Shenzhen) technology Ltd.2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司概述基于分布式运动控制系统 CANopen 简介◇ 分布式控制与集中式运动控制系统的比较 ◇ CAN物理层 ◇ CANopen协议 ◇ 驱动器与运动控制设备概述 ◇ 多轴同步协调运动 ◇ IDMxxx（CAN/CANopen）系列全数字通用伺服驱动器2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司1基于分布式运动控制系统 CANopen 简介分布式与集中式运动控制系统的比较◇ 集中式运动控制系统• 多轴运动控制卡或控制器 • 位置/速度/转矩伺服驱动器或放大器 • 电机2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司2集中式运动控制系统组成部分◇ 控制器• PC运动控制卡 • 独立式运动控制器 • +/- 10V命令信号◇ 驱动器或放大器• 位置/速度/转矩模式 • 模拟量或数字量驱动器◇电 机• 旋转或直线伺服电机 • 步进、有刷、无刷伺服电机基于分布式运动控制系统 CANopen 简介2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司3集中式运动控制系统的缺点◇ 控制轴数相对性能的限制性 ◇ 控制器轴数相对所需应用轴数的限制性 ◇ 模拟量命令信号的限制性 ◇ 驱动器或放大器诊断的限制性 ◇ 电机反馈到驱动器与控制器都必需接线 ◇ 接线复杂、成本高、可靠性降低基于分布式运动控制系统 CANopen 简介2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司4分布式运动控制系统◇ 分布式运动控制系统主控制器 驱动器 电机基于分布式运动控制系统 CANopen 简介2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司5分布式运动控制系统的组成部分◇ 控制器• 计算机 • 独立式控制器 • 数字网络 (设备总线，现场总线，网络)◇ 驱动器• 位置，速度，转矩模式 • 带网络接口的数字伺服驱动器◇ 电机• 旋转或直线伺服电机 • 步进、有刷、无刷伺服电机基于分布式运动控制系统 CANopen 简介2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司6分布式运动控制系统的优势◇ 主控制器选择简单 ◇ 全数字命令信号 ◇ 全驱动器诊断 ◇ 仅电机到驱动器之间反馈必须接线 ◇ 整体体积减小 ◇ 整体接线减少• 降低成本 • 降低复杂性 • 提高可靠性◇ 减少系统成本• 驱动器成本增加 • 省掉了多轴运动控制器成本 • 减少了接线成本2009 年 7 月 8 日 © Techsoft基于分布式运动控制系统 CANopen 简介深圳市泰科智能伺服技术有限公司7CAN 物理层基于分布式运动控制系统 CANopen 简介◇ CAN(Controller Area Network)，由 BOSCH 公司原创，ISO-11898 标准 ◇ 1Mbit/s 传输速度时距离可达 30 米 ◇ 多路访问冲突侦测+非破坏性解决 ◇ CAN2.0A(11 位标识符)或 CAN2.0B(29 位标识符) ◇ 冲击噪声免疫 ◇ 总线结构（3 线） ◇ 硬件自动检测与处理错误2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司8CAN 物理层◇ 数据帧（CAN Message）• SOF: 帧起始域 • Arbitration Field: 仲裁域Identifier: 标识符 RTR • Control Field: 控制域 • Data Field: 数据域 • CRC Field: 循环沉余校验域 • ACK Field: 应答域 • EOF Field: 帧结束域基于分布式运动控制系统 CANopen 简介2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司9。
CANopen通信
Device Profile CiA Device Profile CiA Device Profile CiA
DSP-401
DSP-404
DSP-XXX
OSI Layer 7 應用層
CiA DS-301 通訊概況
OSI Layer 2 資料連結層
CAN 控制器
CAN 2.0A
OSI Layer 1 物理層
Index Sub
Definition
Value
R/W Size
0x1A00 0 0. Number
PDO SDO SYNC Time Stamp EMCY Boot-up NMT
初始化 ○
预运转
○ ○ ○ ○
○
(15) 自动进入重置应用状态
(16) 自动进入重置通讯状态
A: NMT
B: Node Guard
C: SDO
D: Emergency
E: PDO
F: Boot-up
运转
停止
○
○
○
○
○
○
○
3
C2000 之 CANopen 通讯简介
(1) 初始化
(15) 重置應用
(16) 重置通訊
(9) (10)
( 11 )
D
(3)
(4) (5)
(6) 運 轉A B C D
(7) 停止 AB
(8)
(1) 开启电源后，自动进入初始状态 (2) 自动进入预运转状态 (3) (6)启动远程节点 (4) (7) 进入预运转状态 (5) (8) 停止远程节点 (9) (10) (11) 重置节点 (12) (13) (14)重置通讯
型态数目
Cyclic
CANopen的程序员手册2
第二章7：您当前的位置，速度和转矩模式下操作本章介绍了操作的放大器配置文件的位置，轮廓速度，轮廓转矩模式。
内容包括：7.1：您当前的位置模式操作 (164)7.2：速度曲线模式操作 (172)7.3：个人转矩模式操作 (173)7.4：个人模式对象 (174)7.1：您当前的位置模式操作点至点的运动曲线在轮廓位置模式中，一个放大器接收从该轨迹发生器的设定点来定义一个目标位置，并在指定的速度和加速度的轴移动到该位置。
这被称为一个点至点移动。
放大器进行配置文件的位置移动配置文件中的位置模式（操作模式[索引0x6060，第59页] = 1）。
过冲在点至点的移动，被称为过冲的加速度变化率。
在某些应用中，高速率的过冲可能会导致过度的机械磨损或材料损坏。
梯形和S形曲线的运动曲线为了支持不同级别的混蛋性，轮廓位置模式支持两种运动模式：梯形的个人主页上，有无限的混蛋，冲击有限的S-曲线（正弦）资料。
在梯形配置，过冲是无限的档案（开始的移动，当达到目标速度时，开始减速时，并在端部的举动）在角部。
S-曲线分析限制猛拉或“平滑”的议案。
需要注意的是S型曲线移动不支持独立的减速率。
相反，被施加的加速度率的加速和减速的举动。
此外，梯形和配置文件的位置特殊速度模式下的配置文件都支持改变当前移动的参数，而S型曲线不。
在处理一系列的点至点的移动，对这种差异进行了讨论。
165。
运动曲线类型的对象（索引0x6086，第178页）控制使用的是哪种类型的配置文件。
选择梯形或S曲线的指导，请阅读以下章节，然后梯形与S曲线的一些设计注意事项，P。
171。
（科普利控制，CANopen总线放大器还支持配置文件位置的特殊速度模式。
此配置文件类型类似于梯形的轮廓，但没有指定目标位置。
运动服从加速，减速和速度的限制，但继续移动，仿佛目标位置是无限的。
）相对与绝对运动在相对的移动目标位置被添加到的瞬时指令位置，其结果是在移动目的地。
以绝对移动，目标位置的偏移量从起始位置处理一系列的点至点移动一系列的点至点的移动处理的方法有两种：•作为一系列离散的配置文件（支持梯形和S型曲线移动）•作为一个连续的轮廓（梯形剖面支持移动）按照这两种方法的一般描述。
基于STM32的CANopen运动控制主从站开发
条机，项目编号：2007baf24b01 （3） 华中科技大学机械学院智能制造控制及软件工程研究室与天门纺织机械有限公
司合作研发项目：全伺服高速并条机自调匀整控制器
1.2 课题研究的目的及意义
鉴于网络化运动控制系统的上述优势，我们在武汉市科技攻关计划项目—数字化高 速并条机自调匀整控制和质量监控设备以及后续的项目中，采用 CANopen 运动控制网络 实现并条机字条匀整系统的多轴同步运动控制，并取得一些进展。本文的研究与实验基 于并受益于这些项目。
1.3 国内外研究现状
1.3.1 运动控制系统的发展历程 控制系统的发展经历了组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统（DDC）、
1
华中科技大学硕士学位论文
文献[5-7]介绍了多点 RS-485 网络控制结构、菊花链 RS-232 网络控制结构以及各种 应用成熟的工业现场总线，甚至于以太网及其无线扩展标准[8],详细的运动控制网络协议 已经发展并成熟应用起来了。包括应用于汽车与工业自动化领域的 CAN 总线，用于建 筑自动化的 BACNet[9]，以及用于过程控制的现场总线[10-12]。
基于总线通讯的网络化运动控制系统的提出满足了这种需求，所谓网络化运动控制 系统是指构建于控制器与多轴电机伺服驱动器之间，能够实时同步地传输运动控制指令 和接收系统运动状态的网络系统[2]，它的特点是通过串行通讯的现场总线形成一个或多 个闭环运动控制系统，串行总线网络用于在分布的系统之间交换信息与控制信号[3]。
At first, the history of motion control system has been introduced, the profile and use of motion control system that based on fieldbus technology are also summrized. Secondly the CANopen protocol and its application in motion control field are discussed, after that STM32 microcontroller-based embeded motion control master and slave are given, and the specific hardware and software structure of both the motion control master and slave are described in detail.
CANOPEN DSP402运动控制简介
基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 分布式运动控制 CANopen 简介运动控制产品 产品经理 徐国平 运动控制产品经理深圳市泰科智能伺服技术有限公司Techsoft motion (Shenzhen) technology Ltd.2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介概 述分布式控制与集中式运动控制系统的比较 控制系统 ◇ 分布式控制与集中式运动控制系统的比较 ◇ CAN物理层 物理层 ◇ CANopen协议 协议 ◇ 驱动器与运动控制设备概述 驱动器与运动控制设备概述 多轴同步 同步协调运动 ◇ 多轴同步协调运动 ◇ IDMxxx（CAN/CANopen）系列全数字通用伺服驱动器 （ ）系列全数字通用伺服驱动器 通用伺服2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司1基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介分布式与集中式运动控制系统的比较 分布式与集中式运动控制系统的比较 控制系统集中式运动控制 控制系统 ◇ 集中式运动控制系统• • • 多轴运动控制卡或控制器 多轴运动控制卡或控制器 位置/速度 转矩伺服驱动器 位置 速度/转矩伺服驱动器或放大器 速度 转矩伺服驱动器或放大器 电机2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司2基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介集中式运动控制系统组成部分 集中式运动控制系统组成部分 式运动控制系统组成◇ 控制器• • • PC运动控制卡 运动控制卡 独立式运动控制器 独立式运动控制器 +/- 10V命令信号 命令信 命令◇ 驱动器或放大器• • 位置/速度 转矩 位置 速度/转矩模式 速度 转矩模式 模拟量或数字量驱动器 模拟量或数字量驱动器◇ 电 机• • 旋转或直线伺服电机 旋转或直线伺服电机 步进、有刷、无刷伺服电机 步进、有刷、无刷伺服电机2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司3基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介集中式运动控制系统的缺点 集中式运动控制系统的缺点 式运动控制系统控制轴数 轴数相对性能的限制性 ◇ 控制轴数相对性能的限制性 控制器轴数相对所需应用轴数的限制性 相对所需应用轴数的 ◇ 控制器轴数相对所需应用轴数的限制性 模拟量命令信号的限制 量命令信号的限制性 ◇ 模拟量命令信号的限制性 驱动器或放大器诊断的限制性 放大器诊断的限制 ◇ 驱动器或放大器诊断的限制性 电机反馈到驱动器与控制器都必 反馈到驱动器 ◇ 电机反馈到驱动器与控制器都必需接线 接线复杂、成本高、可靠性降低 ◇ 接线复杂、成本高、可靠性降低2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司4基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介分布式运动控制系统 分布式运动控制系统 运动控制布式运动控制系统 运动控制 ◇ 分布式运动控制系统主控制器 驱动器 电机2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司5基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介分布式运动控制系统的组成部 分布式运动控制系统的组成部分 运动控制系统◇ 控制器• • • 计算机 独立式控制器 设备总线， 数字网络 (设备总线，现场总线，网络 设备总线 现场总线，网络)◇ 驱动器• • 位置，速度，转矩模式 位置，速度，转矩模式 带网络接口的数字伺服驱动器 网络接口的数字伺服驱动器◇ 电机• • 旋转或直线伺服电机 旋转或直线伺服电机 步进、有刷、无刷伺服电机 步进、有刷、无刷伺服电机2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司6基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介分布式运动控制系统的优势 布式运动控制系统的优势 运动控制系统主控制器选择简单 ◇ 主控制器选择简单 ◇ 全数字命令信号 ◇ 全驱动器诊断 仅电机到驱动器之间反馈必须 之间反馈必须接线 ◇ 仅电机到驱动器之间反馈必须接线 整体体积 体积减小 ◇ 整体体积减小 ◇ 整体接线减少• • • 降低成本 降低复杂性 提高可靠性减少系统成本 ◇ 减少系统成本• • • 驱动器成本增加 驱动器成本增加 省掉了多轴运动控制器成本 多轴运动控制器成本 运动控制器 减少了接线成本 减少了接线成本2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司7基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介CAN 物理层公司原创 原创， ◇ CAN(Controller Area Network)，由 BOSCH 公司原创，ISO-11898 标准 ， 传输速度 速度时 ◇ 1Mbit/s 传输速度时距离可达 30 米 多路访问冲突侦测+非破坏性 非破坏性解决 ◇ 多路访问冲突侦测 非破坏性解决 标识符)或 位标识符) ◇ CAN2.0A(11 位标识符 或 CAN2.0B(29 位标识符 ◇ 冲击噪声免疫 总线结构（ ◇ 总线结构（3 线） 硬件自动检测 处理错误 检测与 ◇ 硬件自动检测与处理错误2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司8基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介CAN 物理层数据帧（ ◇ 数据帧（CAN Message） ）• • SOF: 帧起始域 帧起始域 Arbitration Field: 仲裁域 Identifier: 标识符 RTR • • • • • Control Field: 控制域 Data Field: 数据域 CRC Field: 循环沉余校验域 循环沉余校验域 ACK Field: 应答域 EOF Field: 帧结束域2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司9基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介CAN 物理层◇ Arbitration Field（仲裁域） （仲裁域）• • CAN2.0A : 11 位标识符 CAN2.0B: 29 位标识符位填充) ◇ Bit Stuffing (位填充 位填充• 个连续相同的位后，插入一个反极性的位 极性的位(最大可达 填充位) 在 5 个连续相同的位后，插入一个反极性的位 最大可达 19 填充位总线仲裁 ◇ Bus Arbitration (总线仲裁) 总线仲Identifier S O F标识符节点 1节点 2非优先级Listening only (仅收听)总线电平优先级2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司10基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介CAN 物理层总线时序) ◇ Bus Timing (总线时序 总线时序最差情况下消息长度是 130 位 情况下消息长度是 消息长度波特率 1 Mbit/s 800 kbit/s 500 kbit/s 250 kbit/s 125 kbit/s 62.5 kbit/s 20 kbit/s 10 kbit/s总线长度 30 m 50 m 100 m 250 m 500 m 1000 m 2500 m 5000 m正常响应时间 正常响应时间 1 µs 1.25 µs 2 µs 4 µs 8 µs 20 µs 50 µs 100 µs等待时间 等待时间 130 µs 162.5 µs 260 µs 520 µs 1.04 ms 2.08 ms 6.50 ms 13 ms2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司11基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介CANopen 协议标准的开放 的开放工业网络协议 ◇ 基于 CAN 标准的开放工业网络协议 用于自动化领域 领域(CiA) ◇ CAN 用于自动化领域• • • • 德国) 非盈利组织 (德国 德国 众多员 众多员成 通过一致性测试 通过一致性测试◇ CANopen 概述设备概述 设备概述I/O 模块 驱动器与 驱动器与运动控制 编码器 …标准化 功能可选性 功能可选性 可选2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司12基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介设备概述 设备概述◇ 对象词典通过 CAN 网络可获取对象 类似于内存寻址 位子索引来获 每一个对象通过 16 位索引或者 8 位子索引来获取索引 (hex) 0000 0001-001F 0020-003F 0040-005F 0060-007F 0080-009F 00A0-0FFF 1000-1FFF 2000-5FFF 6000-9FFF A000-FFFF 对象 不用 静态数据类型 复杂数据类型 制造商特殊的复杂数据类型 制造商特殊的复杂数据类型 装置设备特殊的静态数据类型 装置设备特殊的静态数据类型 设备特殊的 装置设备特殊的复杂数据类型 装置设备特殊的复杂数据类型 保留为将来用 保留为将来用 通讯区域 制造商特殊区域 制造商特殊区域 标准化的装置设备区域 标准化的装置设备区域 装置 保留为将来用 保留为将来用2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司13基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介CANopen 通讯模式草稿标准 ：应用层 ◇ CiA 草稿标准 301（DS301） 应用层与通讯概述 （ ） 应用层与通讯概 ： 个节点（ ◇ 可达 127 个节点（CAN2.0A） ） 标识符(COB-ID) ◇ CAN 标识符• • 功能码： 功能码：位 7...10 节点 ID：位 0...6 ：消息类型（ ◇ 消息类型（Message Types） ）Message NMT SYNC TIME STAMP EMERGENCY PDO SDO NMT Error Control 描述 网络管理 (广播发送) 同步消息 (广播发送) 时间标记 (广播发送) 紧急消息 过程数据对象 服务数据对象 服务数据对象 数据 网络管理错误控制 COB-ID 0h 80h 100h 81h - FFh 181h - 57Fh 581h - 67Fh 701h - 77Fh2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司14基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介CANopen 消息网络管理） ◇ NMT （网络管理）• • • • • 起始节点 停止节点 送入前一次的操作 复位节点 复位通信 复位通信◇ SYNC （同步） 同步）• • 广播时钟 同步 PDO 消息触发器◇ TIME STAMP（时间标记） （时间标记）• 广播信息包含节点时钟同步时间◇ EMERGENCY（紧急） （紧急）• 由错误事件中的某个节点发出消息，错误信息包含在数据域中 由错误事件中的某个节点发出消息，错误信息包含在数据域中◇ NMT Error Control（错误控制） （错误控制）• • 节点监护 启动2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司15基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介CANopen 消息程数据对象（ ◇ 过程数据对象（PDO） ）未经确认的消息 用于实时数据传输 与设备对象字典通信（映射） 设备对象字 通信（映射） 传送或者接收 或者接收 同步（ 同步（基于 SYNC）或异步 ） 触发模式 事件驱动（ 事件驱动（例如 SYNC） ） 定时器驱动 远程请求2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司16基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介CANopen 消息服务数据对象（ 数据对象 ◇ 服务数据对象（SDO） ）确认消息 用于设置和配置 用于访问设备对象字 用于访问设备对象字典 访问设备对象 可用于所有的变量类型（8 位，16 位，32 位...） 用于所有的变量类型（ ）2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司17基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介驱动器与运动控制设备概 驱动器与运动控制设备概述草稿标准 ◇驱动器与运动控制设备概述：CiA 草稿标准 DSP-402 驱动器与运动控制设备概述 标准访问 访问对象字典 ◇ 使用 DS301 标准访问对象字典 设备控制 机器状态 控制（ 状态） ◇ 设备控制（机器状态） ◇ 操作模式回原点模式 位置曲线模式 位置曲线模式 曲线 插补位置模式 速度曲线模式 速度曲线模式 曲线 转矩曲线模式 转矩曲线模式 曲线 速度模式（频率转换器） 速度模式（频率转换器）制造商指定 指定对象 ◇ 制造商指定对象2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司18基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介装置设备控制 装置设备控制机器状态 ◇ 机器状态• • • 控制字 状态字 操作模 操作模式选择◇ 比例因子集• 位置、速度、 位置、速度、加速度比例因子2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司19基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介位置模式◇ 位置控制功能• • • • • 位置查询 实际位置 跟踪误差 瞬时位置窗口 位置控制参数设定 位置控制参数设定位置曲线 曲线模式 ◇ 位置曲线模式• • • • 目标位置 位置限制 速度曲线 速度曲线 加速度或减速度曲线 速度或减速度2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司20基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介回原点模式原点偏移量 ◇ 回原点偏移量 ◇ 回原点方式• • • 回原点开关 编码器索引 回原点开关+编码器索引 原点开关 编码器索引◇ 回原点速度 ◇ 回原点加速度2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司21基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介速度曲线模式 速度曲线模式 曲线◇ 目标速度 ◇ 实际速度 瞬时速度窗口 ◇ 瞬时速度窗口 ◇ 零速度窗口 ◇ 速度跟踪误差 速度控制参数设定 ◇ 速度控制参数设定2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司22基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介转矩曲线模式 转矩曲线模式 曲线◇ 目标转矩 ◇ 实际转矩 ◇ 转矩控制参数设定2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司23基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介多轴同步协调运动 多轴同步协调运动 同步◇ 多轴轮廓线 每一轴位置相对时间插补 位置相对时间插补（ 曲线） ◇ 每一轴位置相对时间插补（PT 曲线） 曲线分段 ◇ 曲线分段2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司24基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介多轴同步协调运动 多轴同步协调运动 同步◇ PVT 曲线• • • • • 每段的终点位置与速度 段的终点位置与 每段的时间 在段与段之间进行三次方立体插补 在段与段之间进行三次方立体插补 进行三次方立体 专用的 COB-ID 未最好认可的 8 个数据字节消息 最好认可的 位置--3 位置 字节 速度--3 速度 字节 时间--1 字节（ 毫秒） 时间 字节（1--255 毫秒） 计数器--1 计数器 字节◇ Message(消息 消息) 消息•为启动用 广播消息 为启动用的广播消息◇ 同步2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司25基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介多轴同步协调运动 多轴同步协调运动 同步PVT1,NODE1 PVT2,NODE1 PVT3,NODE1 PVT4,NODE1PVT1,NODE2 PVT2,NODE2 PVT3,NODE2 PVT4,NODE2PVT1,NODE3 PVT2,NODE3 PVT3,NODE3 PVT4,NODE3GND CAN_L CAN_HPVT4 PVT3 PVT2 PVT1PVT4 PVT3 PVT2 PVT1PVT4 PVT3 PVT2 PVT12009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司26基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介多轴同步协调运动 多轴同步协调运动 同步缓冲区(Buffer) ◇ 缓冲区• • • 15 级 FIFO 缓冲区指针 缓冲区复位 缓冲区复位错误消息(Error messages) ◇ 错误消息• • • • 缓冲区空 缓冲区满 不正确的计数器值 不正确的计数器值 不正确的消息长度 不正确的消息长度2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司27基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介多轴同步协调运动 多轴同步协调运动 同步◇ 主控制器• • • • • • 运动轨迹 轨迹分段 轨迹分段 生成 PVT 线段 缓冲区管理 网络管理 系统控制◇ 性 能• • • 网络带宽： 总线的 网络带宽：CAN 总线的整体负载 带宽 精度：分段时间及 精度：分段时间及插补 网络轴数 网络轴数2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司28基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介IDMxxx（CAN/CANopen）系列全数字通用伺服驱动器 （ 通用伺服 ）系列全数字通用伺服驱动器◇ 基于最新 DSP 电机控制技术 数字化电流、速度、 ◇ 全数字化电流、速度、位置环 ◇ 全可编程 ◇ 遵从 DS301 和 DSP402 标准 ◇ DIP 开关设置 CAN 地址 多类反馈 反馈接口 ◇ 多类反馈接口 可编程光电隔离数字量 光电隔离数字量输入和输出 ◇ 可编程光电隔离数字量输入和输出 模拟量 ◇ 模拟量输入和输出 电机与逻辑电源分开供 逻辑电源分开 ◇ 电机与逻辑电源分开供电 ◇ 基于 Windows 设置编程软件平台 支持电子齿轮凸轮 电子齿轮凸轮、 、 ◇ 支持电子齿轮凸轮、PT、PVT、32 种回原点模式等 、2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司29基于分布式运动控制系统 基于分布式运动控制系统 CANopen 简介IDMxxx（CAN/CANopen）系列全数字通用伺服驱动器 （ 通用伺服驱动器 ）系列全数字通用◇ IDM640-8EIA直流有刷、无刷（正弦波或方波） 、 直流有刷、无刷（正弦波或方波） 有刷 直线，步进电机 直线，步进电机 16A 峰值电流 8A 连续电流 12—48VDC 逻辑供电，12-80VDC 电机供电 逻辑供电 供电， 逻辑电源与电机电源共地 逻辑电源与电机电源共地 电源与电机电源◇ IDM240-5EIA直流有刷、无刷（正弦波或方波） 、 直流有刷、无刷（正弦波或方波） 直线， 直线，步进电机 16A 峰值电流 5A 连续电流 12—48VDC 单一电源供电未来....... ◇ 未来2009 年 7 月 8 日 © Techsoft 深圳市泰科智能伺服技术有限公司30。
CANopen协议浅析
PDO Consumer
CANopen通信对象
▪ PDO 的三种触发机制:
✓ Event or Timer driven
Internal event
Producer
Consumer(s)
✓ Remotely requested
Producer
Remote Frame
Consumer(s)
✓ Synchronous transmission
▪ With Service Data Objects (SDOs) protocols the read and write access to entries of a device object dictionary is provided.
▪ Special Function Object protocols provide applicationspecific network synchronization, time stamping and emergency message transmissions.
▪ The Network Management (NMT) protocols provide services for network initialization, error control and device status control.
CANopen通信对象
CANopen 网络中信息传输采用的三种通信模式:
Application Layer
CAN Data Link Layer
CAN Physical Layer
ID+Data ID+Data
CAN-L
CAN-L
CAN-H
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft
深圳市泰科智能伺服技术有限公司
17
驱动器与运动控制设备概述
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
◇驱动器与运动控制设备概述：CiA 草稿标准 DSP-402 ◇ 使用 DS301 标准访问对象字典 ◇ 设备控制（机器状态） ◇ 操作模式
回原点模式 位置曲线模式 插补位置模式 速度曲线模式 转矩曲线模式 速度模式（频率转换器）
◇ 控制器
• PC运动控制卡 • 独立式运动控制器 • +/- 10V命令信号
◇ 驱动器或放大器
• 位置/速度/转矩模式 • 模拟量或数字量驱动器
◇电 机
• 旋转或直线伺服电机 • 步进、有刷、无刷伺服电机
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft
索引 (hex) 0000 0001-001F 0020-003F 0040-005F 0060-007F 0080-009F 00A0-0FFF 1000-1FFF 2000-5FFF 6000-9FFF A000-FFFF
对象 不用 静态数据类型 复杂数据类型 制造商特殊的复杂数据类型 装置设备特殊的静态数据类型 装置设备特殊的复杂数据类型 保留为将来用 通讯区域 制造商特殊区域 标准化的装置设备区域 保留为将来用
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft
深圳市泰科智能伺服技术有限公司
23
多轴同步协调运动
◇ 多轴轮廓线 ◇ 每一轴位置相对时间插补（PT 曲线） ◇ 曲线分段
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft
深圳市泰科智能伺服技术有限公司
24
深圳市泰科智能伺服技术有限公司
20
回原点模式
◇ 回原点偏移量 ◇ 回原点方式
• 回原点开关 • 编码器索引 • 回原点开关+编码器索引
◇ 回原点速度 ◇ 回原点加速度
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft
深 年 7 月 8 日 © Techsoft
深圳市泰科智能伺服技术有限公司
8
CAN 物理层
◇ 数据帧（CAN Message）
• SOF: 帧起始域 • Arbitration Field: 仲裁域
Identifier: 标识符 RTR • Control Field: 控制域 • Data Field: 数据域 • CRC Field: 循环沉余校验域 • ACK Field: 应答域 • EOF Field: 帧结束域
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft
深圳市泰科智能伺服技术有限公司
11
CANopen 协议
◇ 基于 CAN 标准的开放工业网络协议 ◇ CAN 用于自动化领域(CiA)
• 非盈利组织 (德国) • 众多员成 • • 通过一致性测试
◇ CANopen 概述
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft
深圳市泰科智能伺服技术有限公司
9
CAN 物理层
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
◇ Arbitration Field（仲裁域）
• CAN2.0A : 11 位标识符 • CAN2.0B: 29 位标识符
1000 m 2500 m 5000 m
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
正常响应时间 1 µs
1.25 µs 2 µs 4 µs 8 µs 20 µs 50 µs
100 µs
等待时间 130 µs
162.5 µs 260 µs 520 µs
1.04 ms 2.08 ms 6.50 ms
13 ms
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
深圳市泰科智能伺服技术有限公司
7
CAN 物理层
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
◇ CAN(Controller Area Network)，由 BOSCH 公司原创，ISO-11898 标准 ◇ 1Mbit/s 传输速度时距离可达 30 米 ◇ 多路访问冲突侦测+非破坏性解决 ◇ CAN2.0A(11 位标识符)或 CAN2.0B(29 位标识符) ◇ 冲击噪声免疫 ◇ 总线结构（3 线） ◇ 硬件自动检测与处理错误
设备概述
I/O 模块 驱动器与运动控制 编码器 …
标准化 功能可选性
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
深圳市泰科智能伺服技术有限公司
12
设备概述
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
◇ 对象词典
通过 CAN 网络可获取对象 类似于内存寻址 每一个对象通过 16 位索引或者 8 位子索引来获取
深圳市泰科智能伺服技术有限公司
19
位置模式
◇ 位置控制功能
• 位置查询 • 实际位置 • 跟踪误差 • 瞬时位置窗口 • 位置控制参数设定
◇ 位置曲线模式
• 目标位置 • 位置限制 • 速度曲线 • 加速度或减速度曲线
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft
深圳市泰科智能伺服技术有限公司
4
分布式运动控制系统
◇ 分布式运动控制系统
主控制器 驱动器 电机
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft
深圳市泰科智能伺服技术有限公司
5
分布式运动控制系统的组成部分
◇ 控制器
• 计算机 • 独立式控制器 • 数字网络 (设备总线，现场总线，网络)
◇ 驱动器
• 位置，速度，转矩模式 • 带网络接口的数字伺服驱动器
◇ 电机
• 旋转或直线伺服电机 • 步进、有刷、无刷伺服电机
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
徐国平 运动控制产品经理
深圳市泰科智能伺服技术有限公司
Techsoft motion (Shenzhen) technology Ltd.
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft
深圳市泰科智能伺服技术有限公司
◇ Bit Stuffing (位填充)
• 在 5 个连续相同的位后，插入一个反极性的位(最大可达 19 填充位)
◇ Bus Arbitration (总线仲裁)
S
O
节点 1
F
节点 2
总线电平
非优先级 优先级
Identifier
标识符
Listening only (仅收听)
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft
• 起始节点 • 停止节点 • 送入前一次的操作 • 复位节点 • 复位通信
◇ SYNC （同步）
• 广播时钟 • 同步 PDO 消息触发器
◇ TIME STAMP（时间标记）
• 广播信息包含节点时钟同步时间
◇ EMERGENCY（紧急）
• 由错误事件中的某个节点发出消息，错误信息包含在数据域中
◇ NMT Error Control（错误控制）
深圳市泰科智能伺服技术有限公司
10
CAN 物理层
◇ Bus Timing (总线时序)
最差情况下消息长度是 130 位
波特率 1 Mbit/s 800 kbit/s 500 kbit/s 250 kbit/s 125 kbit/s 62.5 kbit/s 20 kbit/s 10 kbit/s
总线长度 30 m 50 m 100 m 250 m 500 m
COB-ID 0h 80h 100h 81h - FFh 181h - 57Fh 581h - 67Fh 701h - 77Fh
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft
深圳市泰科智能伺服技术有限公司
14
CANopen 消息
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
◇ NMT （网络管理）
◇ 制造商指定对象
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft
深圳市泰科智能伺服技术有限公司
18
装置设备控制
◇ 机器状态
• 控制字 • 状态字 • 操作模式选择
◇ 比例因子集
• 位置、速度、加速度比例因子
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft
深圳市泰科智能伺服技术有限公司
13
CANopen 通讯模式
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
◇ CiA 草稿标准 301（DS301）：应用层与通讯概述 ◇ 可达 127 个节点（CAN2.0A） ◇ CAN 标识符(COB-ID)
• 功能码：位 7...10 • 节点 ID：位 0...6
概述
基于分布式运动控制系统 CANopen 简介
◇ 分布式控制与集中式运动控制系统的比较 ◇ CAN物理层 ◇ CANopen协议 ◇ 驱动器与运动控制设备概述 ◇ 多轴同步协调运动 ◇ IDMxxx（CAN/CANopen）系列全数字通用伺服驱动器
2009 年 7 月 8 日 © Techsoft