基于CAN總線控制伺服的碼垛機(jī)器人系統(tǒng)

　　CAN(ControllerAreaNetwork)即控制器局域網(wǎng)絡(luò)，屬于總線式串行通信網(wǎng)絡(luò)，其成本低，安裝方便，主要用于各種設(shè)備監(jiān)測(cè)及控制。其優(yōu)點(diǎn)如下：

　　①CAN總線可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通訊方式靈活。還可分成不同的優(yōu)先級(jí)，以滿足不同的實(shí)時(shí)要求。

　?、诳梢渣c(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送和接收數(shù)據(jù)。其傳輸速率可達(dá)1 MIbps，傳輸距離可達(dá)40 m。速率5 kbps時(shí)，距離可達(dá)10 km。

　　③采用短幀結(jié)構(gòu)，每幀字節(jié)數(shù)最多為8個(gè)，可滿足通常工業(yè)領(lǐng)域中控制命令、工作狀態(tài)及測(cè)試數(shù)據(jù)的要求。傳輸n寸l盲-I短，受干擾少。

　?、懿捎貌粴w零(NRZ)編碼／解碼方式，并采用位填充技術(shù)。

　?、莶捎醚h(huán)冗余碼校驗(yàn)(CR)c、幀檢測(cè)、信號(hào)出錯(cuò)檢測(cè)、總線監(jiān)控、位填充等5種錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)和糾錯(cuò)措施，從而達(dá)到很高的可靠性。

　?、奘褂煤?jiǎn)單方便。許多CAN控制器芯片如PCA82C200、SJAl000、8XC592等及一些DSP與單片機(jī)的片內(nèi)(on—chip)CAN模塊實(shí)現(xiàn)了CAN的物理層及數(shù)據(jù)鏈路層的大部分，用戶(hù)只需要做兩件事：即對(duì)CAN控制器進(jìn)行初始化和對(duì)CAN總線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行收發(fā)操作。⑦配置靈活，系統(tǒng)可擴(kuò)充性好。CAN總線是基于發(fā)送報(bào)文的編碼，而不是對(duì)CAN控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編碼，故增刪CAN的控制節(jié)點(diǎn)不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成太大的影響。

　　本文介紹筆者為滿足武漢某鋼鐵集團(tuán)硅鋼乍產(chǎn)線工藝要求所設(shè)計(jì)的一種基于CAN總線控制伺服的碼垛機(jī)器人系統(tǒng)(圖1)。具體參數(shù)要求如下：①行程：x軸2 000 mm，Y軸800 mm，Z軸800 mm，A軸_+3600，手抓張合30 mm；②最大負(fù)載重量為2 kg，額定負(fù)載1kg；每垛共20層，垛高200 mm，工件層與層間90°角交叉排放；④最快運(yùn)行速度為800 mm／s，平均運(yùn)行速度為500 mm／s；定位精度0.1 mm。

圖1機(jī)器人系統(tǒng)圖示

1 系統(tǒng)構(gòu)成

　　(1)機(jī)器人采用德國(guó)RobWorker四軸(X、Y、Z直線軸和A旋轉(zhuǎn)軸)直角式坐標(biāo)機(jī)器人，其機(jī)械手根據(jù)抓取工件的尺寸及抓取空間來(lái)設(shè)計(jì)，要求結(jié)果簡(jiǎn)單、可靠、輕便。

　　(2)電動(dòng)機(jī)采用法國(guó)施耐德公司的Lexium05A系列伺服電動(dòng)機(jī)和德國(guó)百格拉步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

　　(3)觸摸屏采用臺(tái)灣WinView的觸摸屏MT508TV45 WV

　　(4)減速機(jī)根據(jù)各軸的運(yùn)動(dòng)速度、扭矩及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)在x、y、Z軸上各自加一臺(tái)減速機(jī)。

　　(5)中央處理器采用施耐德公司TSX Micro系列PLC：TSX 3721。

　　(6)CAN總線通信適配卡TSXCPPI 10。

　　(7)施耐德PLC編程軟件PL7 V4．4，施耐德伺服調(diào)試軟件Powersuit，通訊組態(tài)軟件Sycon。