時間:2012-05-02 16:19:36來æºï¼šwangww
  摘è¦ï¼šæœ¬æ–‡æå‡ºäº†ä¸€ç¨®åŸºäºŽCANç¸½ç·šçš„åµŒå…¥å¼æ•¸æŽ§ç³»çµ±èˆ‡ä¼ºæœé©…動器ç‰åŸ·è¡Œæ©Ÿæ§‹é€šä¿¡çš„æŽ¥å£è¨è¨ˆï¼Œè§£æ±ºäº†æ•¸æŽ§ç³»çµ±èˆ‡ä¼ºæœé©…動器間指令信æ¯å‚³è¼¸ç²¾åº¦åŠé€Ÿåº¦ç‰èª¤å·®å°æ•¸æŽ§ç³»çµ±æ€§èƒ½çš„影響。該系統接å£å…·æœ‰é›†æˆåº¦é«˜ã€æ™ºèƒ½åŒ–程度高ã€çµæ§‹èˆ‡åŠŸèƒ½å¯æ“´å±•æ€§å¥½ã€æ€§åƒ¹æ¯”高ç‰ç‰¹é»žã€‚
  關éµå—:CAN總線;數控系統;C8051F040
  1 引言
ã€€ã€€è¨ˆç®—æ©Ÿæ•¸æŽ§ç³»çµ±çµæ§‹æŒ‰å…¶æ•¸æ“šå‚³è¼¸å½¢å¼å¯åˆ†ç‚ºæ•¸å—脈沖å¼ã€æ¨¡æ“¬é‡å¼å’Œç¸½ç·šå¼ã€‚數å—脈沖å¼å’Œæ¨¡æ“¬é‡å¼æ•¸æŽ§çµæ§‹éƒ½å˜åœ¨ä¸€å€‹CNC(ComputerNumericalControllerï¼Œè¨ˆç®—æ©Ÿæ•¸å—æŽ§åˆ¶å™¨ï¼‰ï¼Œç”¨äºŽå°‡CNC軟件傳éžçš„ä½ç½®æˆ–é€Ÿåº¦ä¿¡è™Ÿè½‰æ›æˆä¼ºæœé©…å‹•å™¨èƒ½å¤ è˜åˆ¥çš„è„ˆæ²–é‡æˆ–模擬é‡ä¿¡è™Ÿï¼Œç”±äºŽCNC控制器環節的å˜åœ¨ï¼Œæ•¸æ“šçš„傳éžå’Œè½‰æ›éŽç¨‹å°±å˜åœ¨æ¨¡æ“¬é‡/數å—é‡çš„轉æ›ä»¥åŠä¿¡è™Ÿæ”¾å¤§ç‰ç’°ç¯€ï¼Œå®¹æ˜“é€ æˆè½‰æ›ä¿¡è™Ÿçš„精度åŠé€Ÿåº¦èª¤å·®ï¼Œé€ æˆç³»çµ±çš„穩定性和抗干擾能力é™ä½Žï¼ŒåŒæ™‚也æé«˜äº†ç³»çµ±æˆæœ¬ã€‚ç¸½ç·šå¼æ•¸æŽ§çµæ§‹é‡‡ç”¨æ•¸å—伺æœè£ç½®ï¼Œæ²’有CNC控制器構件,系統ä¸å‚³éžçš„æ˜¯æ•¸å—信號,ä¸å˜åœ¨æ¨¡æ•¸ä¿¡è™Ÿçš„轉æ›åŠä¿¡è™Ÿæ”¾å¤§ï¼Œæé«˜äº†ç³»çµ±çš„ç©©å®šæ€§å’ŒæŠ—å¹²æ“¾èƒ½åŠ›ã€‚åŒæ™‚ç¸½ç·šçµæ§‹çš„é–‹æ”¾æ€§å’Œéˆæ´»æ€§ï¼Œä½¿ç³»çµ±çš„組è£å’Œèª¿è©¦è®Šå¾—簡單,é™ä½Žäº†ç³»çµ±æˆæœ¬ã€‚ç¸½ç·šå¼æ•¸æŽ§çµæ§‹å·²æˆç‚ºç›®å‰å¸‚å ´ä¸Šä¸é«˜æª”數控系統的主æµçµæ§‹ï¼Œæ˜¯æœªä¾†æ•¸æŽ§ç³»çµ±ç™¼å±•的必然趨勢。
  2 ç³»çµ±çµæ§‹è¨è¨ˆ
  ç¾å ´ç¸½ç·šæ”¯æŒæ•¸æ“šé›™å‘傳輸,線纜簡單,具有傳輸速率高ã€å‚³è¼¸è·é›¢é 的特點,經éŽå¤šå¹´çš„發展,已在工æ¥é ˜åŸŸå–得了巨大æˆåŠŸã€‚CAN(ControllerAreaNetwork)是德國BOSCHå…¬å¸é–‹ç™¼çš„,是國際上應用最廣泛的ç¾å ´ç¸½ç·šä¹‹ä¸€ï¼Œæ˜¯ä¸€ç¨®ä¸²è¡Œæ•¸æ“šé€šä¿¡å”è°ã€‚CAN總線å¯å¯¦ç¾å…¨åˆ†å¸ƒå¼å¤šæ©Ÿç³»çµ±ï¼Œç„¡ä¸»æ©Ÿå’Œå¾žæ©Ÿä¹‹åˆ†ï¼›å¯ç”¨é»žå°é»žã€ä¸€é»žå°å¤šé»žä»¥åŠå…¨å±€å»£æ’æ–¹å¼æ”¶ç™¼æ•¸æ“šï¼›é€šä¿¡è·é›¢æœ€é å¯é”10Km(傳輸率5kb/s以下),通訊速率最高å¯é”1Mb/s(最長傳輸è·é›¢ç‚º40m);節點å¯é”110個。由于其具有高å¯é 性和良好的錯誤檢測能力,被廣泛應用于環境溫度惡劣ã€é›»ç£è¼»å°„強和振動大的工æ¥ç’°å¢ƒã€‚
  基于CAN總線的上述特點,本文è¨è¨ˆäº†ä¸€å€‹åŸºäºŽCANç¸½ç·šçš„åµŒå…¥å¼æ•¸æŽ§ç³»çµ±æŽ¥å£è¨è¨ˆï¼Œå…¶çµæ§‹ç¤ºæ„如圖1所示。這是一種開放å¼çš„çµæ§‹ï¼Œç³»çµ±åˆ†ç‚ºä¸»å¾žå…©å€‹ç«™ï¼ŒCNC系統為主站,從站為伺æœé©…動器ã€è®Šé »å™¨æˆ–者å¯ç·¨ç¨‹æŽ§åˆ¶å™¨ç‰è¨å‚™çµ„æˆã€‚CNC系統通éŽCAN總線發é€å‘½ä»¤çµ¦å¾žç«™ï¼Œå¾žç«™é€šéŽç¾å ´ç¸½ç·šéŸ¿æ‡‰CNC系統的命令并通éŽç¸½ç·šå›žå‚³å饋信號。本系統與傳統的數控系統最大的å€åˆ¥å°±æ˜¯é€šä¿¡æ–¹å¼çš„æ”¹è®Šï¼Œé‡‡ç”¨CAN總線進行數據通信。
  圖1ä¸ï¼ŒCNC系統把æ¯å€‹ä½ç½®æŽ§åˆ¶å‘¨æœŸè¨ˆç®—所得的速率ã€ä½ç½®å¢žé‡ç‰æ•¸æ“šé€šéŽCAN總線以數å—é‡çš„å½¢å¼å‚³é€åˆ°ä¼ºæœé©…動器,從而實ç¾å°ä¼ºæœé›»æ©Ÿçš„轉速åŠè½‰å‹•ä½ç§»é‡çš„æŽ§åˆ¶ã€‚伺æœé©…動器的狀態信æ¯ä¹Ÿé€šéŽCAN總線傳給CNC系統,å³CNC系統與伺æœé©…動器之間是以數å—é‡çš„å½¢å¼é€²è¡Œé€šä¿¡çš„,克æœäº†æ™®é€šæ•¸æŽ§ç³»çµ±é‡‡ç”¨æ¨¡æ“¬é‡æŽ§åˆ¶æ™‚容易å—到外界干擾的å•題以åŠé‡‡ç”¨è„ˆæ²–控制時脈沖丟失的ç¾è±¡ï¼Œä¿è‰äº†ç³»çµ±çš„完整性。
  圖1ä¸CNC系統CAN驅動電路采用C8051F040ç‚ºæ ¸å¿ƒæŽ§åˆ¶å™¨ï¼Œå¯¦ç¾æ•¸æŽ§ç³»çµ±çš„軟件è¨è¨ˆã€‚C8051F040是完全集æˆçš„æ··åˆä¿¡è™Ÿç³»çµ±ç´šèŠ¯ç‰‡ï¼Œå…·æœ‰èˆ‡MCS-51å®Œå…¨å…¼å®¹çš„æŒ‡ä»¤å…§æ ¸ï¼Œé‡‡ç”¨æµæ°´ç·šè™•ç†æŠ€è¡“ï¼ŒæŒ‡ä»¤ä»¥æ™‚é˜å‘¨æœŸç‚ºé‹è¡Œå–®ä½ï¼Œå¤§å¤§æé«˜äº†æŒ‡ä»¤åŸ·è¡Œæ•ˆçŽ‡ã€‚å…§éƒ¨é›†æˆé«˜æ€§èƒ½CAN控制器,å¯å®Œæˆå°é€šä¿¡æ•¸æ“šçš„æˆå¹€è™•ç†ï¼ŒåŒ…括零ä½çš„æ’å…¥èˆ‡åˆªé™¤ã€æ•¸æ“šå¡Šç·¨ç¢¼ã€å¾ªç’°å†—ä½™æ ¡é©—ã€å„ªå…ˆç´šåˆ¤æ–·ç‰è™•ç†ã€‚與之é…套的CAN驅動電路采用TJA1050,它å¯ä»¥å¯¦ç¾ç¸½ç·šçš„差動發é€èˆ‡æŽ¥æ”¶åŠŸèƒ½ï¼Œå¹¶ä½¿ç”¨å…‰è€¦é€²è¡Œé›»æ°£éš”é›¢ï¼Œå…·æœ‰è¼ƒé«˜çš„æŠ—å¹²æ“¾èƒ½åŠ›ã€‚
  3 CAN總線通信éˆè·¯è¨è¨ˆ
ã€€ã€€å·¥æ¥æŽ§åˆ¶ç³»çµ±ä¸€èˆ¬éƒ½è¦æ±‚æœ‰é«˜çš„å¯¦æ™‚æ€§ï¼Œé€™å°±è¦æ±‚ä¿¡æ¯è™•ç†èˆ‡å‚³è¼¸æ™‚間應盡å¯èƒ½çŸã€‚與傳統數控系統相比,總線型數控系統通éŽä¸»ç«™ç™¼é€æ•¸æ“šåˆ°ç¸½ç·šç¶²çµ¡ä»¥åŠæŽ¥æ”¶å¾žç«™ç™¼é€ä¾†çš„ä¿¡æ¯ã€‚數據交互包括主站與從站ã€å„å¾žç«™ä¹‹é–“ä»¥åŠæ•´å€‹ç¸½ç·šç¶²çµ¡ï¼Œæ•¸æ“šå‚³è¼¸éŽç¨‹ç›¸å°å¾©é›œï¼Œç³»çµ±é‡‡ç”¨CAN總線進行數據通信的特點如下。
  (1)總線網絡數據傳輸
  數據在總線網絡上的傳輸å¯åˆ†ç‚ºå‘¨æœŸæ•¸æ“šèˆ‡éžå‘¨æœŸæ•¸æ“šã€‚按定時周期傳é€çš„åŒæ¥æ•¸æ“šæ˜¯å‘¨æœŸæ•¸æ“šï¼Œå¦‚é›»æ©Ÿä½ç½®ã€é›»æµã€è½‰çŸ©ç‰ï¼Œè¦æ±‚具有實時性,需按定時周期進行周期性的傳輸,ä¿è‰åœ¨æ¯å€‹å®šæ™‚周期內完æˆã€‚用戶éžå®šæ™‚è«‹æ±‚çš„ç•°æ¥æ•¸æ“šæ˜¯éžå‘¨æœŸæ•¸æ“šï¼Œå¦‚é€šä¿¡åƒæ•¸ã€è¨å‚™åƒæ•¸ç‰ï¼Œå®ƒä¸å…·æœ‰å¯¦æ™‚æ€§è¦æ±‚,ä¸éœ€è¦åš´æ ¼åœ°å¯¦æ™‚響應用戶的請求。在軟件編程時需è¦å€åˆ†é€™å…©ç¨®é¡žåž‹æ•¸æ“šï¼Œä¿è‰æ•¸æ“šå‚³è¼¸çš„è¦æ±‚ã€‚å› æ¤åœ¨è»Ÿä»¶è¨è¨ˆæ™‚,采用了周期幀與éžå‘¨æœŸå¹€çš„傳輸。
  周期幀和éžå‘¨æœŸå¹€å‡ç”±å¹€é ã€æ•¸æ“šå€å’Œå¹€å°¾çµ„æˆã€‚周期幀包å«äº†æ‰€æœ‰å¾žç«™çš„æ•¸æ“šï¼Œéžå‘¨æœŸå¹€åªåŒ…å«éžå‘¨æœŸæ•¸æ“šã€‚為了實ç¾å°æ‰€æœ‰å¾žç«™ä»¥åŠå–®å€‹å¾žç«™çš„訪å•,將éžå‘¨æœŸå¹€åˆ†ç‚ºå»£æ’幀和點å°é»žå¹€ã€‚
  å°äºŽå‘¨æœŸå¹€ï¼Œä¸»ç«™åœ¨æ¯å€‹å®šæ™‚周期發é€ï¼Œå‘¨æœŸå¹€ä¾æ¬¡ç¶“éŽå„從站時,å„å¾žç«™å¾žå°æ‡‰çš„æ•¸æ“šå€å…ˆè®€å–指令,然åŽä¸Šå‚³å¯«å›žå饋數據,在所有從站å‡å®Œæˆæ•¸æ“šçš„下載ã€ä¸Šå‚³åŽï¼Œå‘¨æœŸå¹€è¿”回主站,完æˆä¸€å€‹å®šæ™‚周期內主站與從站的數據交互。
  å°äºŽéžå‘¨æœŸå¹€ï¼Œä¸»ç«™ç™¼é€å»£æ’幀時,å„從站分別下載ã€ä¸Šå‚³æ•¸æ“šï¼Œæœ€åŽè¿”回主站;主站發é€é»žå°é»žå¹€æ™‚ï¼Œåªæœ‰è©²æ•¸æ“šå¹€ä¸æŒ‡å®šåœ°å€çš„從站進行響應,å„從站與經éŽçš„æ•¸æ“šå¹€ä¸çš„æŒ‡å®šåœ°å€é€²è¡ŒåŒ¹é…,匹é…䏿ˆåŠŸå‰‡å°‡æ•¸æ“šå¹€è½‰ç™¼åˆ°ä¸‹ä¸€å€‹å¾žç«™ï¼ŒåŒ¹é…æˆåŠŸå‰‡é€²è¡Œæ•¸æ“šçš„ä¸‹è¼‰ã€ä¸Šå‚³ã€‚éžå‘¨æœŸæ•¸æ“šä¸å…·æœ‰å¯¦æ™‚性,僅當在主站接收到用戶的éžå‘¨æœŸæ•¸æ“šè«‹æ±‚,并åªåœ¨å‘¨æœŸå¹€å‚³è¼¸ç©ºé–‘時進行傳輸,并ä¿è‰å‘¨æœŸå¹€çš„優先傳輸。
  (2)總線網絡åˆå§‹åŒ–
  總線網絡ä¸çš„ä¸»ç«™è¦æ±‚èƒ½å¤ æ£ç¢ºåœ°è¨ªå•å„從站并且與之進行æ£å¸¸çš„æ•¸æ“šäº¤äº’,需在軟件環境下å°ç¸½ç·šç¶²çµ¡é€²è¡Œåˆå§‹åŒ–å·¥ä½œï¼šæª¢æ¸¬ç¸½ç·šç¶²çµ¡æ‹“æ’²çµæ§‹ï¼Œä»¥ç¢ºå®šä¸»ç«™èˆ‡å¾žç«™çš„連接方å¼ï¼›å°å„從站è¨å‚™é€²è¡Œç·¨å€ï¼Œä½¿ä¸»ç«™èƒ½æ£ç¢ºè¨ªå•到å„從站;é…ç½®å„從站è¨å‚™çš„工作模å¼ï¼Œä»¥ç¢ºå®šç¸½ç·šç¶²çµ¡ä¸Šçš„æ•¸æ“šå‚³è¼¸æ ¼å¼ï¼›è˜åˆ¥å„從站è¨å‚™çš„類型,以使主站è¨å‚™èƒ½å¤ æ ¹æ“šå¾žç«™é¡žåž‹å‚³è¼¸å°æ‡‰çš„æ•¸æ“šã€‚
  總線網絡åˆå§‹åŒ–是主從站è¨å‚™é€šä¿¡çš„å‰æï¼Œåˆ©ç”¨ä¸»ç«™å‘從站發é€å»£æ’幀來完æˆçš„。在總線網絡åˆå§‹åŒ–完æˆä¹‹åŽï¼Œé€²è¡Œä¸»å¾žç«™è¨å‚™çš„周期與éžå‘¨æœŸé€šä¿¡ã€‚周期通信按è¨å®šçš„通信周期定時完æˆï¼Œéžå‘¨æœŸé€šä¿¡é€šéŽå»£æ’幀或點å°é»žå¹€å°æ‰€æœ‰å¾žç«™æˆ–單個從站進行æ“作。
  4 ç³»çµ±è»Ÿä»¶çµæ§‹è¨è¨ˆ
  CNCç³»çµ±çš„è»Ÿä»¶åŠŸèƒ½ä¸»è¦æ˜¯é€²è¡Œæ•¸æŽ§åŠ å·¥ä»£ç¢¼çš„é 處ç†ï¼ŒåŒ…括讀入與編輯CNCåŠ å·¥ç¨‹åºã€è©žæ³•åŠèªžæ³•的檢查ã€è¯ç¢¼ã€åˆ€å…·è£œå„Ÿè™•ç†ä»¥åŠæ•¸æ“šä¿å˜ã€‚
  啟動系統軟件åŽï¼Œç³»çµ±é¦–å…ˆåŠ è¼‰ä¸Šæ¬¡é‹è¡Œç³»çµ±å®ŒæˆåŽæ‰€ä¿å˜çš„æ•¸æ“šä¿¡æ¯å’Œç³»çµ±æ‰€è™•的狀態信æ¯ï¼Œå¹¶æç¤ºæ˜¯å¦è¦é€²è¡ŒåŽŸé»žèª¿é›¶ç‰ã€‚ç„¶åŽèª¿å…¥æ•¸æŽ§åŠ å·¥ç¨‹åºå¹¶é€²è¡Œèªžæ³•å’Œè©žæ³•ç‰æª¢æŸ¥ï¼Œæª¢æŸ¥ç„¡èª¤åŽï¼Œæ ¹æ“šæ•¸æŽ§åŠ å·¥ç¨‹åºæ®µçš„æº–備功能å—ã€è¼”助功能å—ã€T功能ã€H功能ç‰ç”¨ç›¸æ‡‰çš„算法進行計算,得到帶有刀具補償é‡çš„æ•¸æ“šï¼Œå¹¶å°‡é€™äº›æ•¸æ“šå’Œå°æ‡‰çš„æº–備功能å—ã€è¼”助功能å—ã€åˆ€è™Ÿã€åˆ€è£œè™Ÿç‰åŠŸèƒ½å—一起ä¿å˜åˆ°å›ºå®šæ ¼å¼çš„æ•¸æ“𿖇件ä¸ã€‚當數據處ç†å®Œç•¢åŽå‚³è¼¸åˆ°ä»¥C8051F040å–®ç‰‡æ©Ÿç‚ºæ ¸å¿ƒçš„CAN接å£é›»è·¯ä¸ï¼Œç„¶åŽå°‡è¦å‚³è¼¸çš„æ•¸æ“šæŒ‰ç›¸æ‡‰çš„é€šä¿¡å”è°é€²è¡Œå¹€çš„處ç†ï¼Œæœ€åŽé€šéŽç¸½ç·šç™¼é€ç¸½ç·šä¸Šï¼Œå„個從站è¨å‚™é€šéŽCAN接å£ä¸‹è¼‰ä¿¡æ¯å¹¶ä¸Šå‚³ç›¸æ‡‰çš„ä¿¡æ¯ï¼Œä¾¿äºŽä¸»ç«™é€šéŽCAN總線接收,以æ¤ä¾†å¯¦ç¾ç³»çµ±åŠŸèƒ½ã€‚ç³»çµ±ä¸»ç«™æ•¸æ“šçš„å‚³è¼¸æµç¨‹åœ–如圖2所示。
  5 çµè«–
ã€€ã€€éš¨è‘—åµŒå…¥å¼æŠ€è¡“å’Œç¾å ´ç¸½ç·šåœ¨æŽ§åˆ¶é ˜åŸŸçš„廣泛應用,CAN總線由于具有å¯é 性高ã€å¯¦æ™‚æ€§å¼·ä»¥åŠæ˜“于實ç¾çš„特點已經æˆç‚ºå·¥æ¥ç¶²çµ¡çš„主æµã€‚基于CANç¸½ç·šçš„åµŒå…¥å¼æ•¸æŽ§ç³»çµ±æŽ¥å£è¨è¨ˆå…·æœ‰è‰¯å¥½çš„開放性ã€é«˜æ€§èƒ½å’Œä½Žæˆæœ¬ç‰ç‰¹é»žã€‚系統集æˆåº¦é«˜ã€æ™ºèƒ½åŒ–程度高ã€çµæ§‹èˆ‡åŠŸèƒ½å¯æ“´å±•性好ã€å®‰å…¨å¯é 。
  åƒè€ƒæ–‡ç»ï¼š
  [1]王志æˆ,于æ±,張曉è¼,胡毅,æŽåŸ¹æ–°,陳猛.數控系統ç¾å ´ç¸½ç·šå¯é é€šä¿¡æ©Ÿåˆ¶çš„ç ”ç©¶[J].機械工程å¸å ±,2011(3).
  [2]黃興,å”å°ç¦,呍呿±.ç¸½ç·šåž‹æ•¸æŽ§ç³»çµ±è»Ÿä»¶å¹³è‡ºçš„ç ”ç©¶èˆ‡å¯¦ç¾[J].çµ„åˆæ©ŸåºŠèˆ‡è‡ªå‹•åŒ–åŠ å·¥æŠ€è¡“,2010(12).
  [3]è¬ç¶“明,周祖德,陳幼平,陳冰.基于ç¾å ´ç¸½ç·šçš„æ•¸æŽ§ç³»çµ±é€šä¿¡ç’°ç¯€æ™‚間特性分æž[J].計算機集æˆåˆ¶é€ 系統,2003(4).
  [4]å”建清,鄒國霞.基于CANç¸½ç·šçš„åµŒå…¥å¼æ•¸æŽ§ç³»çµ±ç¶²çµ¡åŒ–ç ”ç©¶[J].åˆ¶é€ æ¥è‡ªå‹•化,2009(10).
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