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基于多机伺服驱动现场总线的实现和人机交互软件开发（硕士学位论文），共75页。
摘要
随着工业设备的大型化和集成化发展,一个大型机器往往具有多迖几十个的伺服驱动器,这些伺服驱动器需要非常高的同步精度来倮证整个系统正常运行。
如果要往这类系统中添加第三方的传动,就需要设计一个可以获取原系统同步信息的控制器。基于这种背景,本文以SERCOS总线为例,设计具有SERCOS接口的控制器,可以将第三方传动添加到使用SERCOS总线的多轴伺服驱动系统中。同时,基于LabVIEW开发上位机软件,实现对指定传动的人机交互界面和管理检测的功能,最后将该软件移植到ARM平台上。
本文首先调试了一套伺服系统,研究空间矢量控制算法以及基于DSP实现该算法的软件架构。接着,文章对最新的SERCOS III协议进行分析,了解它的物理层和数据链路层的结构特征,并比较分析了 SERCOS实际应用的两种同步机制。然后,基于SERCOS总线和以太网设计了从站伺服接口,包括两种接口的硬件设计和软件调试,重点介绍SERCOS接口的初始化过程和DSP控制板连入多机伺服系统实现同步的具体过程。最后,基于LabVIEW开发上位机软件,实现对指定电机进行管理以及批量读写参数的功能,并将该软件移植到ARM平台手持式操作设备上。利用SERCOS接口可以获取大型报机系统中的虚拟主轴信息,为实现与虚拟主轴的同步运行提供有利条件,说明所设计的SERCOS总线接口电路可以适用于多机伺服驱动系统中。同时,开发的上位机软件皆能实现对指定伺服电机的人机交互,表明上位机软件设计合理有效。
关键词:多机伺服驱动;SERCOS总线;同步运行;LabVIEW; ARM;人机交互;

目录
ABSTRACT Ill
1.1伺服驱动系统 1
1.2常用现场总线简介 2
1.3本文研究背景及课题内容 4
2 伺服算法基于DSP实现的软件架构 6
2.1永磁同步电机矢量控制算法 6
2.1.1 Clark 变换 7
2.1.2 Pork 变换 7
2.2矢量控制算法的软件架构 8
2.2.1 矢量控制算法实现流程 9
2.2.2 PI调节器设定. 11
2.3本章小结 12
3 SERCOS总线及SERCOS III协议分析 13
3.1 SERCOS总线概述 13
3.2 SERCOS III 协议分析 15
3.2.1 SERCOS m物理层结构特征. 15
3.2.2 SERCOS III数据链路层结构特征 18
3.3 SERCOS同步机制 21
3.3.1 SERCOS 1/11 同步过程 21
3.3.2 SERCOS III 同步过程 23
3.4本章小结 24
4 基于以太网和SERCOS总线的从站伺服接口设计 25
4.1从站伺服接口硬件设计 25
4.1.1 SERCOS接口硬件设计 25
4.1.2 以太网接口硬件设计 29
4.2从站伺服接口软件设计 31
4.2.1 SERCOS接口软件设计 31
4.2.2 多机伺服系统中同步报文解析. 36
4.2.3 DSP控制板实现同步的过程. 38
4.2.4 以太网接口软件设计 38
4.3本章小结 41
5 人机交互软件开发 43
5.1基于LabVIEW的上位机软件功能设计 43
5.1.1 基于UDP端口监测伺服运行状态 43
5.1.2 基于RS232串口实现人机交互功能 46
5.2基于ARM平台的上位机软件设计 53
5.3本章小结 58
6 总结与展望 59
6.1论文工作总结 59
6.2未来工作展望 60
硕士期间科研成果 66