伺服电机多轴联动控制系统设计

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1、浙江理工大学硕士学位论文伺服电机多轴联动控制系统设计摘要本文针对传统电机控制系统通过模拟量方式控制灵活性不高、响应滞后、精确性不够以及零漂等问题，提出了通过通信方式进行多轴联动控制系统设计的方案。目前工业上自动化控制的通信方式主要有RS-485总线、CAN现场总线以及工业以太网通信方式。RS-485总线是国内在仪器仪表、自动控制领域运用最早、最广泛的串行总线；CAN现场总线是国际上应用最广泛、最热门的工业现场总线之一，它是一种支持分布式实时控制的串行通信局域网络，因其系统结构简单、组网方便、高性能、可靠性高、性价比高而被

2、汽车、工控领域广泛应用；工业以太网是基于IEEE802.3(Ethernet)的强大的区域和单元网络，技术上成熟并且能与Internet网络连接而被广泛使用，但是因其结构较复杂、价格较昂贵而并不适合所有的自动化设备。本课题以工业用瓦楞机的应用背景，对多轴联动控制方案RS-485总线和CAN现场总线通信方式进行研究。本文设计了三种分布式多轴联动控制方案，第一种方案是基于RS-485总线通信的触摸屏直接控制伺服驱动器的多轴联动控制系统方案；第二种方案是基于双CAN总线通信的多轴联动控制系统方案；第三种方案是基于CAN总线和R

3、S-485总线通信的多轴联动控制系统方案。首先，本文介绍了多轴联动控制技术以及发展现状、发展趋势，阐述了永磁交流伺服系统的基本概念以及数学模型，并且对现代电机控制技术中的磁场矢量定向控制技术和空间矢量调制原理做了介绍。其次，对三个多轴联动控制方案进行了设计，具体来说在硬件部分：说明了方案的设计过程，设计了三个方案的硬件构成，搭建了三个方案的实验平台，并且对三个方案各自采用的通信方式、通信协议做了叙述；软件部分：编写了三种方案中触摸屏和PLC的软件代码，并对PLC的程序设计中主程序、子程序框图的设计以及需要注意的问题进行了

4、说明。最后，本文对三个设计方案各自的多个控制模式进行了实验分析，结合编程调试过程遇到的问题，提出了三个方案的优化意见。实验结果表明：基于RS-485总线通信的触摸屏直接控制伺服驱动器的多轴联动控制系统方案因为其省却了中间的PLC上位机环节提高了系统的可靠性和简便性，从而从整体上降低了系统成本。但该方案控制模式单一且要求驱动器具备单轴定位功能，因此适合I浙江理工大学硕士学位论文伺服电机多轴联动控制系统设计简单的点位控制场合。基于双CAN总线通信的多轴联动控制系统方案，其结构简单、灵活性高、性能稳定、控制响应迅速，可以实现多

5、种模式与操作，是一种适合高端数控装备多电机驱动的工业自动化解决方案。基于CAN总线和RS-485总线通信的多轴联动控制系统方案，该控制系统结构简单、灵活性高、性价比高；相对于基于双CAN总线通信的多轴联动控制系统方案还具有触摸屏程序编写简易、通信协议简单的优点，是一种低成本高性能的多电机驱动的工业自动化解决方案。关键字：多轴联动；CAN总线；RS485总线；电机控制；II浙江理工大学硕士学位论文伺服电机多轴联动控制系统设计TheDesignofServoMotorMulti-axisLinkageControllingS

6、ystemAbstractInthispaper,inviewofthetraditionalmotorcontrolsystembywayofanalogcontrolwhichflexibilityinsufficient,responselag,lackaccuracy,aswellastheproblemsuchaszerodrift.Weputsforwardtheschemeofservomotormulti-axislinkagecontrolbymeansofcommunication.Currently

7、,communicationmethodsofautomationcontrolinindustrymainlyhasRS-485bus,CANfieldbusandindustrialEthernetbuscommunications.RS-485busisaserialbusearliestandmostwidelyusedinthefieldofnationalininstrumentsmetersandautomaticcontrol.CANfieldbusistheworld'smostextensiveand

8、popularindustrialfieldbus,whichisalocalareanetworkthatsupportsserialcommunicationsdistributedreal-timecontrol,becauseofitssimplestructure,convenientnetworking,