基于PROFIBUS现场总线的交流伺服驱动器从站研究

摘要

随着现场总线技术在工业自动化领域中的广泛应用,以及交流伺服系统向全数字化、网络化方向发展的需求,将现场总线接口集成到交流伺服驱动器中已成为重要的发展趋势。本文在深入研究PROFIBUS现场总线技术的基础上,将PROFIBUS现场总线与交流伺服技术相结合,提出了采用PROFIBUS-DP技术实现交流伺服驱动器的现场总线接口的方法,并完成了基于PROFIBUS现场总线的交流伺服驱动器从站的设计。
　　 本文首先对PROFIBUS现场总线技术进行了研究,分析了PROFIBUS现场总线的类型及协议结构,详细介绍了PROFIBUS-DP技术,着重研究PROFIBUS-DP从站的基本功能和扩展功能,并对用于驱动技术的PROFIdrive行规进行了介绍。然后采用PROFIBUS-DP协议芯片VPC3+C设计交流伺服驱动器的现场总线接口,并结合交流伺服驱动器的具体功能,应用高性能的交流伺服控制芯片IRMCK201和DSP处理器TMS320F2812设计交流伺服驱动器的控制系统,完成了从站的硬件电路设计。在此基础上,本文进行了交流伺服驱动器从站的软件设计,介绍了软件的总体结构,并详细分析各个软件模块的设计方法和关键技术,实现了从站的PROFIBUS-DP现场总线通信和伺服控制功能。
　　 针对从站的硬件、软件设计,本文组建了以PLC和PC机为主站的PROFIBUS-DP现场总线网络,开发测试软件,对交流伺服驱动器从站进行了实际运行测试,并达到了预期的效果。最后进行了全文总结,并对进一步的研究工作做出了展望。

目录

文摘

英文文摘

图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 现场总线技术

1.2.1 现场总线概述

1.2.2 现场总线技术的发展

1.3 交流伺服系统的发展趋势

1.4 课题的研究目的和意义

1.5 本文的主要研究内容及安排

第二章 PROFIBUS现场总线技术研究

2.1 PROFIBUS现场总线

2.1.1 PROFIBUS概述

2.1.2 PROFIBUS类型

2.1.3 PROFIBUS协议结构

2.2 PROFIBUS-DP技术

2.2.1 PROFIBUS-DP传输技术

2.2.2 PROFIBUS-DP总线存取协议

2.2.3 PROFIBUS-DP数据链路层服务

2.2.4 PROFIBUS-DP报文

2.2.5 PROFIBUS-DP系统结构

2.3 PROFIBUS-DP从站

2.3.1 PROFIBUS-DP从站基本功能

2.3.2 PROFIBUS-DP从站扩展功能

2.3.3 PROFIBUS-DP从站开发

2.4 PROFIdrive行规

2.5 本章小结

第三章 交流伺服驱动器从站的硬件设计

3.1 硬件总体设计

3.2 PROFIBUS-DP接口电路设计

3.2.1 VPC3+C电路

3.2.2 RS485驱动电路

3.3 伺服控制电路设计

3.3.1 IRMCK201电路

3.3.2 ’rMS320F2812电路

3.4 外围接口电路设计

3.4.1 编码器接口电路

3.4.2 指令脉冲接口电路

3.5 本章小结

第四章 交流伺服驱动器从站的软件设计

4.1 软件总体设计

4.2 主程序

4.2.1 DSP初始化

4.2.2 IRMCK201配置

4.2.3 VPC3+C初始化

4.3 PROFIBUS-DP通信接口

4.3.1 从站的基本功能DP-V0

4.3.2 从站的扩展功能DP-V1

4.3.3 从站的数据通信

4.4 从站的伺服控制

4.4.1 运行状态

4.4.2 控制模式

4.4.3 位置环

4.5 本章小结

第五章 交流伺服驱动器从站的运行测试

5.1 GSD文件

5.2 PROFIBUIS-DP通信测试

5.3 伺服控制功能测试

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文