Разработка прикладных компонентов системы ЧПУ для управления сервоприводом СПШ по протоколу CAN с применением обратной связи

Представлен механизм реализации обратной связи для протокола CAN. Механизм позволяет повысить стабильность и точность в управлении следящими сервоприводами СПШ в открытой модульной системе.

The mechanism for the implementation of the feedback for the CAN protocol is presented in the article. Mechanism allows to increase stability and accuracy in the management of servo drive «СПШ» (SPSH) in the open modular system.

Рассматривая различные протоколы взаимодействия при реализации систем реального времени, было решено использовать CAN (англ. Controller Area Network) – протокол, как один из наиболее лучших стандартов, предоставляющего широкие возможности для практически безошибочной передачи данных между узлами, оставляя при этом разработчику возможность вложить в этот стандарт всё, что туда сможет поместиться.

CAN- контроллеры и трансиверы широко распространены в промышленной автоматизации, технологиях «умного дома», очень широко применяются в автомобильной промышленности и многих других областях.

Основное преимущество технологии CAN – очень высокая степень надежности: сеть выживает в самых суровых условиях, причем статистическая вероятность отказа составляет менее одного случая на десять лет.

В указанном контексте применение протокола CAN актуально в самых широких приложениях, где требуется применение распределенной системы контроллеров [2].

В протоколе управления СПШ по шине CAN все команды имеют свой приоритет.

В текущей реализации используется стандартный формат сообщения, состоящий из 11-ти битного идентификатора (ID10-ID0) и данных, длина которых варьируется от 0 до 8 байт.

Для реализации проекта и внедрения драйвера CAN в систему ЧПУ, вначале была написана управляющая программа.

На первых этапах разработки драйвера CANBus и интеграции его в систему ЧПУ было проведено исследование этого протокола и написано тестовое Windows–приложение, на котором были отточены основные команды и формирования кадров посылки приводам. Исследование проводилось при использовании карты МАРАФОН CAN-bus-PCI. В системе карта выступает в роли своеобразного мастера сети и двигателя СПШ (интегрированный сервопривод на базе гибридного шагового электродвигателя), производство «Завод Мехатронных Изделий» модель СПШ10-23017.

рис. 1 Тестовое приложение CANBus

На рис.1 представлен один из вариантов Windows — тестового приложения управления сервоприводами СПШ по протоколу CANBus.

После тестовой программы был сформирован драйвер CAN протокола, позволяющий управлять приводами типа СПШ и СПС, производимых отечественным разработчиком ЗАО «ЗМИ». Команды поступали непосредственно с системы ЧПУ «АксиОМА-Контрол» на PCI CAN карту и через функции драйвера карты передавались на контроллер привода (рис.2). Испытания проводились на стенде (рис. 3), на котором три привода СПШ были подключены по единой шине к CAN карте.

рис. 2 Реализация протокола в СЧПУ

Система ЧПУ «АксиОМА-Контрол» отвечает принципам открытости и модульности, что позволяет компоновать систему под конкретные технологические задачи [4]. Открытость архитектуры обеспечивает работу системы ЧПУ с вновь появляющимися протоколами управления следящих приводом и контролеров электроавтоматики [1].

рис. 3 Тестовый стенд системы ЧПУ «АксиОМА-Контрол»

Интегрированный сервопривод СПШ объединяет в одном корпусе все необходимое для обеспечения движения в различных режимах работы, а в частности: гибридный шаговый двигатель, преобразователь частоты, датчик углового перемещения, PLC. Датчик углового перемещения обеспечивает точность позиционирования до 4 угловых минут [5].

Была поставлена задача реализовать механизм обратной связи по протоколу CAN для повышения стабильности и точности в управлении приводами типа СПШ в открытой модульной системе ЧПУ «АксиОМА-Контрол».

При стандартной работе сервоприводом СПШ под управлением системы ЧПУ при отработке программы написанной на языке ISO 7bit команды поступают на интерпретатор, далее в уже в формате IPD –кода попадают в кольцевой IPD – буфер, далее на интерполятор, после чего через функции драйвера CAN карты в контролер привода [3] (рис.4).

рис. 4 Потоковая модель с использованием CAN протокола

Управление сервоприводом СПШ осуществляется по скорости, т.е. при выполнении кадра управляющей программы с интерполятора, постоянного в цикле генерирующего следующее положение и скорость перемещения в него, берется текущая скорость и преобразуется в формат, понятный контроллеру привода, после чего пересылается через драйвер карты.

При такой архитектуре испытательный стенд проходил испытания. Были замечены некоторые неточности при времени отработки управляющей программы приводом и точность прихода в заданную позицию. Связанное данное явление обуславливается временем, необходимым на разгон и торможение, а также из-за различных механических особенностей при передаче крутящего момента через ШВП в модуле линейного перемещения.

Для решения данной проблемы решено было использовать механизм обратной связи, учитывая тот факт, что на приводе присутствовал датчик углового перемещения. Смысл заключался в сравнивании координат положения, получаемых с интерполятора и реальных, получаемых с привода, чуть увеличивая или уменьшая при этом значения скорости. Задача состоит в получении значения положения с привода (абсолютного), разбор полученного CAN – пакета, приведении значения положения с привода к типу значения с интерполятора. Схема механизма обратной связи показана на рис. 5.

рис. 5 Потоковая модель с использованием CAN протокола с применением обратной связи

В машинных параметрах возможно задании булевой переменной abspos, при значении true при запуске ядра системы значение на энкодере привода обнуляется, если abspos = false, то значение положения в момент включения не обнуляется и записывается в специальную переменную, которая будет теперь являться нулем системы. Механизм обратной связи продемонстрирован на рис. 6.

рис. 6 Механизм обратной связи

В настоящий момент привода с предложенным механизмом обратной связи, интегрированным в CAN драйвер, проходят испытания на стенде.

Литература

1. Сосонкин В.Л, Мартинов Г.М.Системы числового программного управления: Учеб. Пособие. – М.: Логос, 2005.-296с.
2. Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием.– М: Горячая линия – Телеком, 2009. – 608 с., ил.
3. Мартинов Г.М., Козак Н.В., Нежметдинов Р.А., Пушков Р.Л. Принцип построения распределенной системы ЧПУ с открытой модульной архитектурой //Вестник МГТУ «Станкин», 2010. №4(12). С. 116-122.
4. Григорьев С.Н., Андреев А.Г., Мартинов Г.М. Перспективы развития кроссплатворменных компьютерных систем числового программного управления высокотехнологичного оборудования // Автоматизация в промышленности. 2011 №5 С.3-8.
5. Интегрированный сервопривод СПШ 10 : Руководство пользователя // ЗАО «Сервотехника». 2010

ЗАО «Завод мехатронных изделий»

/

+7(495)777-01-61
Авторизация Регистрация

Настройка СПШ на функцию «Выход в 0 по упору»

Опубликовано 18.01.2013 автором admin

При использовании сервопривода СПШ в качестве привода точного перемещения механизма нужно знать, что в СПШ используется относительный датчик позиционирования. Это означает, что при включении СПШ, нулевой точкой отсчета при позиционировании будет то положение, где он находился при включении, т.е. в произвольном месте рабочего хода механизма.

При использовании сервопривода СПШ в качестве привода точного перемещения механизма нужно знать, что в СПШ используется относительный датчик позиционирования. Это означает, что при включении СПШ, нулевой точкой отсчета при позиционировании будет то положение, где он находился при включении, т.е. в произвольном месте рабочего хода механизма. Функция «Выход в 0 по упору» нужна для того, чтобы четко определить точку начала отсчета, используя упоры механизма. После выполнения этой функции точка начала отсчета («Нуль») механизма всегда будет находиться в одном и том же месте. В сервоприводе СПШ имеется внутренний программируемый логический контроллер, который можно запрограммировать на различные логические операции.	Скачать программу»Мотомастер» (rar 5,6 Mb)
	Установка «Мотомастер» на компьютер
	Подключение СПШ к блоку питания
	Подключение мини-USB кабелья к СПШ и компьютеру
	Подача напряжения на СПШ
	Запуск «Мотомастер» и работа с программой

• Электропривод СПШ и его Блок Питания;
• Компьютер с установленной на нем программой Мотомастер (программа нужна для прошивки функции и установки автозапуска функции при включении);
• Кабель Mini-USB для подключения компьютера к приводу СПШ.

Подключение к блоку питания

В комплекте с приводом СПШ должны быть корпус и пины разъема, для подключаемого к СПШ кабеля.
На одном конце кабеля (4-х жильном), обжать или распаять пины разъема.
Далее, вставить их в корпус разъема, как показано на рисунке ниже.
Будьте внимательны, пины вставляются в корпус разъема один раз, вынуть их без разрушения корпуса разъема очень сложно.
Другой конец кабеля следует подключить к Блоку Питания СПШ (см. рисунок).

Подключить Mini-USB-кабель к СПШ и Компьютеру
Сдедующий этап, это соединение между собой сервопривода СПШ и компьютера кабелем mini-USB (см. рисунок).

Включите блок питания и подайте напряжение на СПШ

Запуск «Мотомастер» на компьютере и работа с программой
Следующий этап, это запуск программы «Мотомастер» на компьютере.
Далее, следуйте приведенной ниже иллюстрированной инструкции по работе с программой.

и наблюдать за её выполнением.

Текст программы

(«Выход в 0 по упору»)

Комментарии

1

Разомкнуть контур положения для того, чтобы использовать электропривод СПШ в режиме движения с постоянной скоростью.

2

Подобрать значение параметра максимального тока ср4, который определяет максимальное усилие перемещения механизма. Его нужно ограничить, чтобы уменьшить жесткость привода и тем самым ограничить максимальное критическое давление на упоры. Но, если задать слишком низкое значение, привод не сможет сдвинуть механизм. Здесь значение cp4=300 соответствует реальному максимальному току в двигателе [ 300* (1/500) ]= 0,6 А.

3

Задать постоянную скорость вращения привода СПШ в «положительную» сторону равную 300 об/мин с ускорением разгона равным 200 имп/сек. (Привод СПШ насчитывает 4000 импульсов внутреннего датчика положения за 1 оборот двигателя для типа СПШ20-23хх\1000Z , а для типа СПШ20-23хх\2000Z – насчитывает 8000 импульсов.)

4

Присвоить переменной Х значение текущего тока двигателя. С помощью тока двигателя можно оценить усилие привода при движении.

5

Ток в двигателе будет возрастать, когда механизм переместится до упора и будет пытаться двигаться дальше, увеличивая давление на упоры. В этой строке программы проверяется; увеличился ли ток до определенного значения (в данном случае 100 единиц или 0,2А).

Если абсолютное значение переменной Х больше 100единиц (0.2А), то переходим на 6 строку программы, иначе переходим на строку 16.

Величину 100 единиц тока можно изменить и подобрать в зависимости от механизма, но не более величины, заданной во второй строке программы.

6

Останавливаем движение привода.

7

Выдержим паузу 300 мс.

8

Параметр максимального тока ср4 задать 2000 единиц (равно 4А) для увеличения динамики привода.

9

Обнулить текущую позицию привода в счетчике позиции.

10

Выполнить встроенную функцию привода по поиску Z-метки датчика энкодера СПШ. Датчик закреплен на валу привода механически жестко. И каждый раз после выполнения поиска Z-метки, вал привода СПШ будет останавливаться в одном и том же месте.

11

Выдержим паузу 100 мс.

12

Задать текущую позицию привода в счетчике позиции равную 4000 импульсам. Здесь задаем величину сдвига механизма от упоров.

13

Задать движение в нулевую позицию со скоростью 1000 об/мин и ускорением 500 имп/сек. Поскольку в предыдущей строке установлена текущая позиция равная 4000 имп., то движение будет осуществляться в «отрицательную» сторону, т.е. от упоров механизма.

14

Ждем окончания движения, пока текущая позиция не станет равной 0.

15

Остановить выполнение программы.

Здесь можно заменить команду HALT на команду PROGRAM 1 для того, чтобы переключиться к 1 банку программ, чтобы продолжить выполнение программы в нем.

16

Программа переходит в эту строку, если условие в 5 строке программы не выполняется.

17

Вернуться в начало программы, на 1 строку. Программа зациклена.

Запись опубликована автором admin в рубрике Статьи и аналитика. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

© 2006-2013 ЗАО «Завод мехатронных изделий»
141540, Московская область, Солнечногорский р-н,
пгт. Поварово, микрорайон «Лесхоз», дом 43
тел/факс +7-495-7770161
[email protected] «It Opti» — обслуживание сайта

Спш программа что это

• Главная
• Об отделе
  • Информация
  • История
  • Нормативные документы
  • Наши мероприятия
  • Наши партнеры
  • Контакты
  • Зарубежный опыт работы с одаренными детьми
  • Российский опыт работы с одаренными детьми
  • Опыт работы с одаренными детьми в Архангельской области
  • Стратегии обучения
  • Советы психолога
  • Список литературы
  • Методические рекомендации по работе с одаренными детьми
  • Диагностические материалы
  • Учреждения по работе с творчески одаренными детьми
  • Учреждения по работе с интеллектуально одаренными детьми
  • Учреждения по работе со спортивно одаренными детьми
  • Советы родителям
  • 2016
  • 2017
    • Новости
    • Видеоряд
    • Фоторяд
    • Новости
    • Видеоряд
    • Фоторяд
    • Мы рекомендуем
    • Творческие работы учащихся
    • Проектные школы в РФ
    • Зачем нужна олимпиада?
    • Новости
    • Нормативная база
    • Банк олимпиадных заданий
    • В помощь учителю
    • Методическая копилка
    • Полезные ресурсы

    
    Что такое Всероссийская олимпиада школьников
    
    Всероссийская школьная летопись

    Сетевая проектная школа

    Ассоциация педагогов, работающих с одарёнными детьми, организует набор обучающихся 7-10 классов в Сетевую проектную школу.

    Целью деятельности СПШ является развитие навыков проектной и исследовательской деятельности обучающихся.

    Программа СПШ включает 25 занятий, на которых будут рассмотрены вопросы методологии исследовательской и проектной деятельности, организации научной коммуникации, представления и презентации результатов и др.

    Занятия проводятся один раз в неделю, по средам, с сентября по апрель в дистанционном режиме каждый вторник с 05.10.2021.

    Обучение в СПШ бесплатное.

    Начало занятий – 22 сентября 2021 г.

    Помимо освоения программы, каждый участник может выбрать сетевой проект в соответствии со своими интересами и предпочтениями, тематика которых разрабатывается наставниками (Приложение №1).

    

    Участник подключается к проекту вместе с учителем общеобразовательной школы, в которой обучается. Учитель выступает в качестве тьютора проекта.

    Наставником (наставниками) проекта для каждой группы обучающихся предлагаются проектные задания. Каждая группа учащихся разрабатывает свое проектное задание, которое является частью общей проектной (исследовательской) проблемы. При необходимости участники получают консультацию от наставника (наставников).

    Информация о проектах СПШ и наставниках представлена на сайте Ассоциации педагогов, работающих с одарёнными детьми https://www.aprod-rf.com/sps.

    Защита проектных работ проводится в начале мая на конкурсе «Математика и проектирование». В рамках деятельности Сетевой проектной школы участники приглашаются на курс «Решение исследовательских задач по геометрии с использованием программы Geogebra».

    Каждый участник, успешно прошедший обучение, получает сертификат. Для получения сертификатов и других материалов участникам необходимо оплатить организационный взнос в размере 600 рублей за период с сентября по декабрь и 800 рублей за период с января по апрель на получение сертификатов и других материалов. Сертификаты предоставляются в электронном виде. Оплата первого взноса 600 рублей должна быть произведена до 20.09.2021. Оплата второго взноса должна быть произведена до 12.01.2022 (квитанция прилагается). Участники СПШ освобождаются от организационного взноса Международного конкурса «Математика и проектирование». Для участия в работе Сетевой проектной школе участникам и педагогам (тьюторам) необходимо пройти регистрацию на сайте Ассоциации педагогов, работающих с одарёнными детьми (https://www.aprod-rf.com/sps) и выслать заявки на электронный адрес [email protected].

    Зарегистрироваться в СПШ можно на сайте https://www.aprod-rf.com/sps.

    Контактная информация:

    Электронная почта для справок: [email protected].

    Телефон для справок: +7 (926) 395-60-96 (Сергеева Татьяна Фёдоровна, Председатель Ассоциации)

    

    Прикреплённые файлы:

    Приложение 1. Информационное письмо: Загрузить

    При подготовке материала использовались источники:
    https://ingeneryi.info/plk-chpu-odnoplatnye-kompyutery-i-td/servopr/servotech-servo/651-razrabotka-prikladnyh-komponentov-sistemy-chpu-dlya-upravleniya-servoprivodom-spsh-po-protokolu-can-s-primeneniem-obratnoy-svyazi.html
    http://zaozmi.ru/article/spsh_motomaster_vihod_v_nol.html
    https://cptd.onedu.ru/news/news_center_detail.php?ELEMENT_ID=1769500