应用于印刷机无轴传动系统的CANopen I/O从站的开发

摘要

当前，无轴传动是印刷装备领域中最新，发展最快的技术之一。印刷机械采用这项技术可以简化传动机构，提高传动精度和灵活性。可以说，无轴传动将会给印刷机装备带来一场革命性的变化，将成为印刷行业技术创新，实现更高的生产与经济效益的有效手段之一。 作为无轴传动技术基础的现场总线技术，是工业现场控制领域中一门新兴的通讯技术，曾被誉为控制技术新时代的开端。CAN总线是一种串行总线通讯协议，具有成本低、速度快、实时性和可靠性高的特点，成为在世界范围内得到广泛使用的现场总线国际标准之一。CANopen是CAN总线的一种很有影响力的应用层协议，近年来在工厂自动化系统中得到了广泛应用。研究CANopen协议并开发出各类CANopen设备对于我国CAN总线技术的应用具有重要的意义。 本论文介绍了应用于印刷机无轴传动系统的CANopen I/O从站模块的开发。主要内容包括从站模块的硬件设计、CANopen通讯协议的研究与分析，CANopen协议开发系统与开发环境建立、从站模块的软件设计、系统总体调试五部分。本课题的难点是CANopen协议在从站系统软件设计中的实现。 最终，我们应用CANopen I/O从站模块构建了基于CoDeSys软件的分布式I/O控制系统，实现了基于CANopen协议的网络数据通讯。希望本文介绍的研究方法，能够为其他CANopen设备的开发起到一定的借鉴作用，从而进一步促进CANopen协议在我国自动控制领域中的应用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2工业现场总线技术概述

1.3 CAN总线及其高层协议发展简介

1.3.1 CAN总线简介

1.3.2 CAN总线高层协议简介

1.3.3 CANopen协议简介

1.4课题的来源、目的及要求

1.5论文主要完成的工作

1.6本章小结

第2章CANopen I/O从站的硬件系统设计

2.1硬件系统总体设计

2.2单片机系统设计

2.2.1 P87C591的结构和主要特点

2.2.2 ⅡC存储器电路设计

2.2.3串行通信接口电路设计

2.3 CAN总线接口电路设计

2.3.1 P87C591内含CAN控制器

2.3.2 CAN总线收发器PCA82C250

2.3.3 CAN总线电气隔离芯片的选择

2.3.4 CAN总线接口电路设计

2.4外部I/O接口电路设计

2.5电源系统电路设计

2.6本章小结

第3章CANopen通讯协议分析

3.1 CANopen协议的设备模型

3.2 CANopen协议中的对象字典

3.3 CANopen协议的三种通讯模式

3.3.1基于生产者与消费者的模式

3.3.2基于客户/服务器的模式

3.3.3基于主/从的模式

3.4 CANopen协议的四种通讯对象

3.4.1过程数据对象(PDO)

3.4.2服务数据对象(SDO)

3.4.3网络管理对象(NMT)

3.4.4特殊功能对象

3.5 CANopen NMT状态机分析

3.6 CANopen协议预定义主/从模式连接集

3.7本章小结

第4章CANopen协议开发系统应用

4.1 CANopen协议开发系统的选择

4.2 CANopen协议开发软件PCANopen Magic Pro3.0

4.3开发系统的硬件资源

4.4 CANopen开发环境的建立

4.5 PCANopen Magic Pro软件的使用

4.6本章小结

第5章CANopen I/O从站的软件系统设计

5.1从站软件系统设计概述

5.2 CAN总线的通讯原理

5.3主程序模块设计

5.4单片机与CAN控制器接口硬件驱动模块

5.5 CANopen协议栈模块

5.6本章小结

第6章系统总体调试

6.1调试目的和内容

6.2调试方案

6.3 WAGO CANopen I/O-SYSTEM 750-337从站模块简介

6.4 CoDeSys软PLC简介

6.5基于CoDeSys软PLC的通讯调试

6.5.1 CoDeSys软PLC编程与配置

6.5.2测试结果分析

6.6本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢